1.一種高溫氧化膜內(nèi)部的應(yīng)力的測(cè)量方法,其特征在于,所述測(cè)量方法,包括以下步驟:
1)對(duì)被測(cè)試件進(jìn)行預(yù)處理:
將被測(cè)試件的表面打磨拋光,達(dá)到滿足高溫納米壓痕儀對(duì)表面光潔平整度的標(biāo)準(zhǔn);
2)進(jìn)行位置標(biāo)記:在常溫條件下,利用高溫納米壓痕儀的壓頭在被測(cè)試件的表面做壓痕,同時(shí),高溫納米壓痕儀記錄下壓痕標(biāo)記位置;
3)對(duì)被測(cè)試件逐段升溫,被測(cè)試件的表面發(fā)生高溫氧化,同時(shí)利用高溫納米壓痕儀的高溫探針對(duì)掃描區(qū)域進(jìn)行連續(xù)掃描,掃描區(qū)域?yàn)槭孪仍O(shè)定的包含壓痕標(biāo)記位置的區(qū)域,并對(duì)掃描區(qū)域成像,記錄氧化過(guò)程中表面形貌演化,并獲得高溫氧化過(guò)程中表面形貌演化圖像,當(dāng)表面形貌發(fā)生明顯粗糙變化時(shí),被測(cè)試件的氧化達(dá)到臨界點(diǎn),停止加熱,并以此溫度下的表面形貌演化圖像作為臨界點(diǎn)的表面形貌演化圖像;
4)對(duì)臨界點(diǎn)的表面形貌演化圖像進(jìn)行分析計(jì)算,獲得表面形貌演化過(guò)程中臨界點(diǎn)的平均波長(zhǎng)λcr;
5)利用應(yīng)力-表面形貌演化理論,表面形貌演化過(guò)程中臨界點(diǎn)的平均波長(zhǎng)λcr與應(yīng)力σox對(duì)應(yīng)的關(guān)系式計(jì)算得到被測(cè)試件的氧化膜內(nèi)部的應(yīng)力,關(guān)系式中負(fù)號(hào)表示應(yīng)力狀態(tài)為壓應(yīng)力,π為圓周率,Us為氧化膜的表面能,E為彈性模量。
2.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法,其特征在于,在步驟3)中,對(duì)被測(cè)試件逐段升溫,記錄氧化過(guò)程中表面形貌演化,包括以下步驟:
a)對(duì)對(duì)被測(cè)試件升溫至設(shè)定的溫度點(diǎn),然后穩(wěn)定在此溫度點(diǎn);
b)被測(cè)試件的表面發(fā)生高溫氧化,利用高溫納米壓痕儀的高溫探針對(duì)掃描區(qū)域進(jìn)行連續(xù)掃描,并對(duì)掃描區(qū)域成像,記錄在此溫度點(diǎn)下,氧化過(guò)程中的表面形貌演化,并得到表面形貌演化圖像;
c)重復(fù)步驟a)和b),直至表面形貌演化圖像發(fā)生明顯粗糙變化時(shí),判定此時(shí)被測(cè)試件的氧化達(dá)到臨界點(diǎn),升溫和掃描結(jié)束,并以此溫度下的表面形貌演化圖像作為臨界點(diǎn)的表面形貌演化圖像。
3.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法,其特征在于,所述被測(cè)試件為金屬或合金基體。
4.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法,其特征在于,步驟3)中,升溫的步長(zhǎng)為30℃~100℃之間。
5.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法,其特征在于,在步驟4)中,根據(jù)表面形貌演化圖像獲得表面形貌演化過(guò)程中的臨界點(diǎn)的平均波長(zhǎng)λcr,包括以下步驟:
a)在獲取的臨界點(diǎn)的表面形貌演化圖像中提取平均線,該平均線即為三維表面形貌的一個(gè)二維截面,反映高度在橫向距離上的變化;
b)將上述提取的平均線進(jìn)行平滑處理,根據(jù)平滑后的曲線計(jì)算得到臨界點(diǎn)的平均波長(zhǎng)。