应用

微拉伸试验

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应用概述

传统拉伸试验是测量材料屈服强度、极限强度、断裂强度和延展性的金标准。然而，尽管这些试验能提供关于材料加工硬化行为和整体性能的宝贵信息，但它们会平均化各组分（如不同相或界面）的影响。

为了了解不同微结构设计特征的相对贡献，量化单相或界面的性能非常重要。为此，需要进行微拉伸测试。通过缩小这些实验的规模，可以非常详细地研究各个塑性变形机制。

在样品制备方面，可使用聚焦离子束 (FIB) 加工技术制作出截面均匀且与原始基底保持连接的狗骨形样品。FIB 加工技术还可用于在硅力传感器探针尖端制作上夹具。这种夹具形状可与狗骨形样品相互锁定，以便进行微拉伸测试。

应用示例

微铸拉伸试样

无FIB替代方案在微拉伸测试样品制备中的应用

聚焦离子束（FIB）可生产出位置和几何尺寸可控性极强的样品。然而，该工艺较为繁琐，样品可能会保留 FIB 造成的损伤，例如位错、镓植入或非晶化。因此，人们提出了几种替代制造策略，以生产出无此类表面损伤的样品。

在此应用实例中，银丝通过硅模具进行微铸造，随后在室温、200°C和400°C下采用位移控制的原位微拉伸测试。这有效避免了颈缩和屈服阶段的过早失效。通过位错流动驱动的小尺度塑性变形在屈服应力增大、加工硬化率改变、流动应力值波动以及通过间歇性应变突发实现的变形中被观察到。

500 nN		10⁻³ /s
力分辨率		应变率（本征位移控制）

晶界工程

纳米晶合金中的晶界工程

设计兼具高强度和高塑性的材料是材料科学面临的一项重大挑战。然而，对于航空航天和汽车等众多应用领域而言，这种性能组合至关重要

在此应用实例中，开发了一种纳米晶Cu-Zr合金，通过工程化晶界以实现高结构无序度，从而提升了材料的延展性。微拉伸试验表明，含有非晶界层（Amorphous Intergranular Films，简称 AIF）的样品，其拉伸延展性提升了 44%。这一改进归因于AIF能够防止应变局部化，从而增强了材料对局部剪切失效的抵抗能力。

500 nN		10⁻³ /s
力分辨率		应变率（内在位移控制）

微蠕变分析

金属玻璃的热机械蠕变

金属玻璃因其优异的性能，包括与晶体材料相比更高的弹性应变极限和强度，引起了广泛关注。尽管金属玻璃在微机械应用中具有潜力，但其尺寸对性能的影响尚未完全明确。

在此应用实例中，通过使用铂电子束诱导沉积 (Pt-EBID) 将金属玻璃纳米线连接在 FT-S Microforce Sensing Probes 和二次基板之间，研究了金属玻璃纳米线的蠕变行为。通过电流逐渐提高纳米线的温度，在不同的温度下进行了蠕变测试，从而深入了解了温度对机械行为的影响，并加深了对尺寸对材料性能的影响的理解。