单晶ScAlMgO₄的微/纳米机械表征通过仪器入和划痕方法

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 机械工程 机械工程
• 晶体学 晶体学是指结晶学.

背景情况:

• 氧化 (ScAlMgO4或SCAM) 是化 (GaN) 电源设备的关键基质.
• 通过超精密抛光在SCAM上获得高质量的表面是很困难的,因为它的脆性和裂变倾向.
• 了解SCAM的微机械特性对于优化抛光过程和设备性能至关重要.

研究的目的:

• 为了评估ScAlMgO4 (SCAM) 单晶的微机械性能.
• 在纳米和微划痕试验中调查表面损伤机制.
• 为了确定SCAM的断裂性,并推最佳的测试方法.

主要方法:

• 进行了纳米缩试验,以测量弹性模量 (E_IT) 和缩硬度 (H_IT).
• 微划痕测试使用了伯科维奇,维克斯和球形槽来评估损伤和断裂行为.
• 线性弹性断裂力学 (LEFM) 应用于基于划痕的方法来确定断裂性 (Kc).

主要成果:

• 在SCAM中,纳米缩产生了226 GPa的弹性模量 (E_IT) 和12.1 GPa的缩硬度 (H_IT).
• 尖的槽 (伯科维奇,维克斯) 造成了严重的损坏,包括叶形的芯片和阶梯形的平面,由于裂交叉点.
• 通过使用球形入器和LEFM.确定了1.12 MPa·m^1/2的断裂性 (Kc).

结论:

• SCAM的微机械性质得到了成功的描述,揭示了它的脆弱行为.
• 用利的内划伤导致复杂的断裂模式,突出了内几何学的重要性.
• 一种基于球体体的划痕方法提供了一种可靠的方法来确定SCAM等易于切割的材料的断裂性.