仪器化压入法测定弹性模量—岛津DUH动态超显微硬度计大显身手

随着材料研究的迅猛发展，对材料力学性能测试数据准确性的要求越来越高，其中弹性模量是材料力学中一个至关重要的参数，它反映了材料受力时抵抗弹性变形的能力，在工程设计和材料学研究中有着广泛的应用，对结构设计、材料研发和疲劳寿命预测都有很重要的意义。

传统上，我们需要通过电子拉伸试验机和引伸计，用拉伸测试的方法来测得材料的弹性模量。但是这种测试对样品的消耗量大，测试成本高，测试流程繁琐，属于破坏性测试，对实验者的测试水平也有较高的要求。那么，是否有一款仪器，能够通过对微小量样品进行非破坏性测试来获取准确的弹性模量？——岛津的DUH-211S动态超显微硬度计便是一款能够满足此类需求的仪器，它采用电磁力将压头压入试样的方式，从而测定材料弹性模量的数据。在本文中，我们将通过对比岛津AGX-V2电子万能试验机与DUH动态超显微硬度计两种仪器测定相同材料的弹性模量，来验证DUH测得的弹性模量能有多靠谱。

测试使用的金属铝试样

试验机拉伸测试测弹性模量的特点

拉伸测试的试样与附件

试验机拉伸测试测得的弹性模量曲线与数据

随后，我们使用DUH-211S动态超显微硬度计来测定相同材料的弹性模量，下图中的方形金属铝试样取自同样的哑铃型铝拉伸试样，我们切割一小块20X15mm的长方形铝，作为DUH-211S的测试样品。仪器化压痕测试的样品，要求样品表面打磨得很光滑，达到雾状镜面的状态，并清洗表面的灰尘与油污，才能在目镜下进行压痕测试。

DUH压痕测试测弹性模量的特点

DUH压痕测试的试样与附件

要测定弹性模量，DUH-211S需设定在加载-卸载模式，并在试验参数设置中输入金属铝的泊松比为0.33。完成设定后就可以进行压痕测试，下图为放大500倍后金属铝样品表面的压痕图像，可以看到50mN加载力在样品表面留下了清晰的正三角形压痕。

完成5组压痕测试后，DUH-service软件即可给出载荷-深度曲线和弹性模量值，观察5组曲线高度重合，从数据上也可以看到，测得的5组弹性模量比较接近，平均值为69.60GPa，这个值与我们在AGX-V2电子万能试验机上用拉伸法测得的弹性模量值（68.798GPa）非常接近，与金属铝材料的弹性模量（70GPa左右）也吻合。说明使用DUH的仪器化压痕法测定弹性模量也同样有效，测试数据可靠。除此以外，我们还在陶瓷与橡胶材料上进行过类似的测试，获取的弹性模量也是稳定可靠的。

DUH测得金属铝的弹性模量

使用DUH-211S，能够通过测定材料表面受压时的极其细微的动态过程来评价材料的表面硬度等力学性能，面对各种不同类型的材料，通过功能强大的DUH－service软件都能对其进行表面硬度和弹性模量的分析，这为微小量的材料以及不易进行常规力学测试的样品提供了另一种测试的选择。

岛津一直秉承“为了人类和地球的健康”这一理念。未来我们将继续为用户提供更多更丰富的试验机配套方案及服务，欢迎持续关注。

本方案非医疗用途，仅供研究参考。