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应变速率控制

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应用概述

时间就是金钱。确保测量结果的一致性和准确性，需要在不同实验中保持实验变量（包括压痕应变率）的恒定。

虽然保持位移速率恒定能在不同硬度材料间获得比恒定载荷速率更一致的结果，但以恒定压痕应变速率（h’/h）进行测试能达到最高一致性水平。

应变速率控制还允许直接研究应变速率对力学行为的影响。应变率跳跃 (Strain Rate Jump，简称SRJ) 测试进一步增强了这一点，通过在单次测试中改变应变速率，使在单次压痕内更快、更一致地测量速率敏感性成为可能。

恒定应变率压痕试验

强度取决于变形速度。用于执行纳米压痕的控制模式对归一化变形（应变率）的速度有很大影响。恒定加载速率（Constant Loading Rate，简称 CLR）在低压痕深度下产生非常高的初始应变率，并随深度迅速下降。恒定位移率 (CDR) 测试产生类似但与深度相关性较弱的趋势。

在此示例中，通过超细晶粒铝的测试，展示了控制模式与压痕应变率之间的关系。CLR和CDR测试随深度变化产生不同的硬度值，具体取决于应变率。约束应变率（CSR）压痕则产生与深度无关的恒定值。

应变率跳跃压痕试验

FemtoTools 系统固有的位移控制为应变率控制测试带来了巨大优势。由于压痕应变率 (h’/h) 是位移率的直接函数，因此可以在单次测试中轻松更改该参数，以测量材料的应变率敏感性 (SRS)。这称为应变率跳变 (SRJ) 压痕。

在此示例中，对具有亚微米晶粒的高应变率敏感性超细晶粒铝进行了 SRJ 压痕测试。每次应变率跳变过程中，硬度随深度呈现平台期，对应于其对应的恒定应变率等效测试。SRJ 测试既能更快地测量应变率敏感性，又能确保测量结果的一致性。

应变率跳跃压痕映射

既然可以使用 SRJ 压痕来绘制局部属性图，为什么还要停留在单个 SRJ 压痕呢？FemtoTools 的高速动力学和原生位移控制的独特组合，使您能够快速执行应变率跳跃压痕。

在此示例中，通过高速度应变率跳变压痕技术，对采用累积轧制 bonding（ARB）工艺制备的铁青铜层压材料中各相的应变率敏感性进行了映射。这为各相的应变率敏感性提供了统计测量数据，并揭示了其变形机制和激活参数。