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基于纳米压入技术在材料科学领域广泛的应用前景,本文对制样方法对金属材料纳米压入测试结果的影响,立方晶系金属中各组成晶粒微观力学性能与晶体取向的关系,纳米压入数据分析新方法的应用进行了深入研究。将工业纯铁样品表面采用机械抛光,机械抛光+化学浸蚀,机械抛光+化学浸蚀+电解抛光,机械抛光+化学浸蚀+电解抛光+化学浸蚀四种制样方法进行处理,并利用纳米压入技术测试了每种制样方法处理后晶粒的杨氏模量和硬度,研究了制样方法对纳米压入测试结果的影响。研究表明,机械抛光样品表面存在加工硬化层,使工业纯铁纳米压入测试的杨氏模量和硬度明显高于其他三种制样方法。机械抛光+化学浸蚀可以去除部分加工硬化层,使工业纯铁经机械抛光+化学浸蚀方法处理后的杨氏模量与机械抛光+化学浸蚀+电解抛光、机械抛光+化学浸蚀+电解抛光+化学浸蚀两种制样方法相当,但机械抛光+化学浸蚀方法处理后的硬度仍高于机械抛光+化学浸蚀+电解抛光、机械抛光+化学浸蚀+电解抛光+化学浸蚀两种制样方法。经机械抛光+化学浸蚀+电解抛光和机械抛光+化学浸蚀+电解抛光+化学浸蚀两种方法制备的工业纯铁试样的纳米压入测试结果能够反映其本征杨氏模量和硬度。采用纳米压入和EBSD技术相结合,对工业纯铁、工业纯铜和超级双相不锈钢中不同取向晶粒进行了力学性能测试和晶体取向分析,研究了各组成晶粒的微观力学性能与晶体取向的关系。研究表明,工业纯铁和工业纯铜不同取向晶粒的杨氏模量和硬度呈近似线性关系,杨氏模量高的晶粒其硬度也相对较高。超级双相不锈钢中铁素体相的杨氏模量和硬度呈近似线性关系,奥氏体相的杨氏模量和硬度无线性相关关系。工业纯铁和工业纯铜中不同取向晶粒的杨氏模量和硬度随晶粒表面法向方向的晶向<hk1>与<111>、<110>、<001>三族低指数晶向最小夹角的变化有相似的规律。随<hk1>与<111>最小夹角的减小,杨氏模量有增大的趋势;随<hk1>与<001>最小夹角的减小,杨氏模量有减小的趋势;杨氏模量随<hk1>与<110>最小夹角的变化无明显规律。硬度随<hk1>与<111>、<110>、<001>最小夹角的变化均无明显规律。超级双相不锈钢中不同取向铁素体和奥氏体晶粒的杨氏模量和硬度随各晶粒表面法向方向的晶向<hk1>与<111>、<110>、<001>最小夹角的变化均无明显规律。采用Oliver&Pharr、Cheng&Cheng和Dejun Ma三种数据分析方法对熔融石英和工业纯铜两种材料的纳米压入数据进行计算,得出采用Oliver&Pharr和Cheng&Cheng方法计算的熔融石英和工业纯铜的杨氏模量和硬度的标准偏差均大于采用Dejun Ma方法计算的结果,即利用Dejun Ma方法计算得到的数据具有较高好重复性。