55、利用数字显微镜图像分析评估生物相容性材料的表面硬度

利用数字显微镜图像分析评估生物相容性材料的表面硬度

1. 引言

硬度是所有材料表面的关键参数，通常使用洛氏硬度15N标度来测量硬度。然而，目前各机构缺乏统一的评估条件，也没有基于压痕印记评估的软件。国际标准虽有相关硬度测试描述，但现有硬度测试仪多依据压痕深度直接测量硬度，无法利用压痕面积评估。使用光学显微镜测定表面硬度在国际标准中有提及，但相关设备和软件在表面硬度测试中并不常用。本文旨在介绍使用数字显微镜和定制图像分析软件进行洛氏硬度测试的测量和评估方法，该方法和软件可用于评估任何硬度测试仪获得的数据。

2. 材料与方法

2.1 显微镜评估洛氏硬度的国际标准

通过比较国际标准，确定了相同的测量条件和程序。国际标准推荐名义初步测试力为29.42N，名义总测试力为147.1N。压头几何形状等重要特征也根据国际标准确定，洛氏C型推荐使用半径为200µm的球形金刚石压头。每个国际标准都描述了创建和评估多个表面压痕的方法，推荐进行五次压痕，然后用显微镜观察压痕印记并确定洛氏硬度。

2.2 测量仪器

• 压痕制作设备 ：使用Revetest Xpress Scratch Tester（RSX - S - AE - 0000）的基础廉价版本来产生压痕。该系统可用于各种有机或无机材料表面，包括金属、合金、玻璃等。2013年，无附加配件（如负载或压痕深度传感器、视频显微镜、PC显示器等）的最便宜型号成本为30000欧元。其昂贵且重要的部件包括负载传感器、压痕深度传感器和反馈控制的力执行器。硬度测试的负载范围为1 - 200N，加载速率可设置为0 - 500N/min，实验中使用了