研究了两种类型的再生微粉(混凝土粉和砖粉)取代部分硅灰对超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)力学性能和微观结构的影响。结果表明:混凝土粉的掺入降低了UHPC的力学性能,而砖粉取代15%硅灰时,UHPC的28 d抗压强度和抗折强度分别达到了130 MPa和24 MPa,略高于基准组;相较于混凝土粉,在UHPC中掺入15%的砖粉能够优化混凝土的内部结构;砖粉良好的微集料填充作用和火山灰效应增强了界面过渡区的黏结性能和水化产物的纳观力学性能,从而改善UHPC的微观结构。

利用纳米力学测试系统测试黄铜经深冷处理前后的硬度、弹性模量和摩擦系数，并借助金相显微镜、SEM/EDS和TEM对深冷处理前后黄铜的组织进行分析。在此基础上，探讨了深冷处理对黄铜微观力学性能的影响。结果表明: 深冷处理能细化黄铜组织，增大黄铜的硬度、弹性回复系数和硬弹比，减小摩擦系数，有效地提高了合金的抗压痕形变能力。

用原子力显微镜(AFM)纳米压痕方法结合扫描力显微镜技术,表征类金刚石(DLC)膜,金块Au,单晶硅Si的纳米硬度.用能量密度理论解释基于AFM压痕技术测定纳米硬度的机理,给出AFM纳米压痕的能量平衡方程.对DLC膜,金块,单晶硅进行纳米压痕试验,表明在同样载荷下,不同材料的压痕深度是不相同的.DLC膜具有较高的抗压性能,Si其次,Au的抗压性能最低.通过曲线拟合技术,定量给出金块的纳米硬度分析模型:H=(2.83/Df)+2.86.

介绍了测量硬度的几种方法,分析了纳米压痕硬度测量的基本原理.用美国原位纳米力学测试系统中的TriboIndenter对单晶硅进行了试验研究.试验结果表明,由于尺寸效应纳米硬度值随着载荷的增大而逐渐减小,纳米级的压痕试验得到的单晶硅的硬度值要高于其他传统方法测得的宏观硬度值.

纳米压痕装置是一种具有纳米级压痕深度检测能力,能够完成载荷-位移测量的一种装置,根据所得到的载荷-位移曲线可以用来获得材料的纳米硬度值.文中讨论了一种新型便携的纳米硬度检测装置的研制,并通过对单晶铝进行压痕试验,验证此硬度检测装置的实用性与可靠性.

针对纳米尺度下的材料硬度测量，利用纳米硬度计得到压痕的载荷-压深曲线，并用原子力显微镜得到压痕的三维形貌图。通过载荷-压深曲线和压痕形貌图，以及相应的计算方法，可以得到纳米压痕硬度。纳米压痕硬度计测方法不同，得到的材料硬度值也不同。分析现有的几种纳米压痕硬度计测方法，找出它们的优缺点，并对未来发展方向做了展望。

针对广泛应用的扫描电镜和台阶仪在测量纳米厚度时存在的破坏性和近似性等局限性，提出了一种基于弯曲测试技术实现纳米梁厚度精密测量的方法．该方法的核心思想是悬浮结构在载荷的作用下产生初始弯曲直至其下表面与衬底接触的过程中形成的载荷一位移曲线会出现斜率明显不同的两个直线段，其交点代表了悬浮结构下表面与衬底之间的初始接触，由此可测量出该悬浮结构下表面与衬底之间的间隙，从而间接得到结构的厚度值．分别采用原子力显微镜（AFM）和纳米压痕仪作为测试平台对单晶硅固支纳米梁进行了厚度测量，两种测量仪器得到了一致性较好的测量结果．讨论了测量随机误差、系统误差以及数据计算误差等对测试结果的影响和相应的误差降低方法．

利用纳米压痕技术对单晶硅做纳米压痕试验,得到其载荷-压深曲线.用原子力显微镜测出压痕的三维形貌,结合Matlab软件,直接计算出压痕的残余面积,从而得到单晶硅的纳米硬度值.通过对直接面积法与Oliver-Pharr方法测出的硬度值进行分析比较,发现两种方法得到的硬度值都有压痕尺寸效应,但用直接面积法得到的硬度值比用Oliver-Pharr方法得到的硬度值尺寸效应更明显一些.

微机电系统（MEMS）技术的迅速崛起，推动了对其所用材料和结构的力学性能研究。本文简要介绍纳米硬度技术的发展、理论模型和MTS公司的NanoInkdenterXP系统的配置、测量原理及功能。并根据我们的一些研究结果，说明它在微机电系统中的应用。

机刻中阶梯衍射光栅厚铝膜通过真空蒸镀方法获得,其内部存在残余应力,与基底效应耦合作用,增加纳米压入测试与刻划成槽模拟仿真的研究难度。为此,基于材料变形弹塑性接触理论和量纲分析方法,建立具有内部残余应力的光栅厚铝膜模型,研究内部残余应力与基底效应耦合作用对纳米压痕硬度与隆起高度的影响规律。结果显示,随着薄膜内部残余应力变大,铝膜载荷和表面隆起高度减小;受基底效应耦合影响,其二者变化趋势逐渐增大。此研究为机刻衍射光栅厚铝膜力学性能纳米压入测试及刻划成槽研究提供重要参考。