연속강성측정(csm)방법에서는힘신호에연속소진동을추가합니다。힘과변위진폭의비율에서는이동질량,주파수,댐핑계수를고려한약간의수정을한후압자와시편사이의접촉강성을알수있습니다。CSM방법에서는하중이가해지는동정하중은진동마다조금씩다릅니다。이로해여러진동의평균화와피드백제어가복잡해집니다。
반면,QCSM방법에서는힘이단계적으로증가하고진동이초0.5 ~ 3초사이의짧은체류시간중에만전환됩니다(QCSM방법의원리참조)。이때문에여러진동의평균화가쉬워지고피드백제어도더정확합니다。예를들어40 hz의주파수와1.4초의체류시간에측정된56개의진동이있습니다。QCSM방법에서는크리프가결과에미치는영향을줄이기위해측정된진폭의최초20%를평균에반영하지않습니다。이는점성재료에특히중합니다。
시편,압자,수직항력
파라미터 | 필름 재료 | 필름두께µm | 경도GPa | 률GPa | 항복강도GPa | 푸아송 비 |
샘플1 | a - c: H | 4 | 14.5 | 120 | 10.9 | 0.2 |
샘플2 | a-C(高sp3.) | 5 | 50.0 | 542 | 30.1 | 0.2 |
샘플3 | 得了 | 3. | 15.0 | 170 | 8.8 | 0.2 |
샘플4 | a - c: W (17%) | 3. | 14.5 | 140 | 9.5 | 0.2 |
샘플5 | a-C:H(체계화됨) | 4 | 12.2 | 103 | 9.0 | 0.2 |
- 압자1:다이아몬드,67μm초기반경,5个力50mN ~ 1000mN
- 압자2:다이아몬드,6μm초기반경,7力5mN ~ 200mN
- 압자3:초경합금100μm초기반경,4个力100mN ~ 1000mN
마모율결과약
- 접촉압력이항복강도의약10% ~ 30%인경우,DLC코팅에대한마모는진동운동이느리고습도가약59%일때시작됩니다。
- 접촉압력이항복강도에도달하면마모메커니즘이바뀝니다。
- 마모율은매끄러운@ @면의접촉압력에대략비례합니다。슬라이딩운동당깊이가는0.15nm미만이므로0~2개의원자층정도입니다。마모는입자분해가없는연속절차입니다。
- 마모는dlc를함유한수소의낮은정규화접촉압력에서시작됩니다。
- 이런마모유형에서는높은경도수준이유리하지않습니다。동일한하중에서경질코팅의(절대)마모율은연질코팅과대략같습니다。
- 단단한금속으로만든대응물은다이아몬드팁에비해코팅의마모율이약2.5배높습니다。
- 조사한마모유형의경우,마모율과마찰사이에는상관관계가없습니다。
반경이약10µm구형압자로용융실리카시편에여러번의압흔을가했습니다。시편스캔에도동일한압자를사용했습니다。그림2는800mN(왼쪽상단)및2x 500mN의압흔이있는유리면입니다。그보다약한힘으로가하는추가압흔은완전히탄력적입니다。200 mn의압흔1회는광학적으로인식하기어렵지만,몇나노미터의작은소성변형은측정할수있습니다。
- 측정은15mN의접촉력을이용하여수행했습니다。주사력이상대적으로크지만접촉은완전히탄력적이며,예상되는작은마찰계수에대한가로방향력을측정하기는더쉽습니다。스캔범위는화면에서최대배율이약3350인광학이미지의경우97µm x 77.5µm의이미지크기에해당합니다。그밖의시험파라미터는다음과같습니다。
- 45개라
- 라당스캔시간:(고해상도)25초
- 데이터속도8Hz
- 오프셋10%(시동-정지효과를배제하기위해분석된범위바깥쪽양측의추가스캔길이)
- 진동주파수40Hz
- 진폭0.1V(변위약5nm및힘진폭0.8mN에해당)
수직항력신호를매핑하면압자가압흔안쪽으로미끄러질때는힘이낮아지고바깥쪽으로미끄러져나올때는커지므로압흔위치를분명하게감지할수있습니다。힘조절은이러한효과를상쇄할만큼빠르지않습니다。
이때200mN압흔위치에서약간의왜곡도보입니다。진동의힘진폭이나타나는경우에만유사한결과를얻을수있습니다(그림4)。
영률을측정하기위해서는접촉강성(측정된힘과변위진폭에서쉽게얻을수있음)뿐만아니라정확한압흔깊이도필요합니다。따라서변위측정을위한영점보정이필요하며,이는동일한분석창에서수행할수있습니다。용융실리카의용융실리카의률매핑결과는그림5에나와있습니다。72Gpa의예상값은압흔위치를제외한전체역에서잘얻어집니다。이때@ @면이평평하다고가정하는분석모델은정확하지않기때문에결과가너무큽니다。
다이아몬드팁과유리사이의마찰계수는가로방향력과수직항력의비율로구합니다。이는그림6과그림7에나와있습니다。압흔위치에서마찰은그림3과같이움직이는방향으로감소하고,팁이압흔밖으로이동하면증가합니다。
평평한부문에서마찰계수는0.7~0.8입니다。시편의앞부분에서만약간낮아지는데그이유는분명하지않습니다。
한번스캔하는동안제시된성질을측정했으며,2000초정도로비교적오래걸렸습니다。스캔시간을상당히줄일수있지만,더빨리진행할경우분산증가를초래할수있습니다。