随着科学技术的发展,材料微观尺度下的压入实验已经逐渐成为研究其力学性能的标准试验,并广泛应用于材料表面工程、微电子器件、金属陶瓷测试、半导体研发、生物工程和医学材料等领域。对比传统力学性能测试手段,微压入实验具有操作简单、制样简单、测试内容丰富、微损伤等显著特点,已被广泛用于测试材料的硬度、模量、应力-应变曲线、断裂韧性以及蠕变松弛等特性。本文针对目前市场上所生产的纳米压痕仪特点以及所应用的纳米压痕技术,设计研发了一种微米尺度的压入分析仪,完成压痕仪的结构设计、测控软件的设计,并针对压痕仪的各部件和整体进行分析,完成对典型材料压痕测试的可靠性分析。主要内容如下:（1）根据压入测试方法,阐述获得材料力学性能参数的Oliver-Pharr理论以及获得材料表界面断裂韧性的理论方法,系统地分析影响材料力学性能参数测定的因素。并基于有限元软件,探究不同压头下仪器倾斜角度对所测定材料力学参数的影响。（2）进行对微米压痕设备的结构设计,对各部件进行选型,然后针对各部件进行分析测试,测定其适用性。并针对核心部件及压痕仪的整体结构进行模态分析,测定其稳定性。测试结果表明,仪器各部件满足测试需求,且仪器整体结构稳定,构造合理。（3）根据压痕仪器的结构属性及测试功能,对压痕仪的传感器等核心部件进行标定调试,完成对压痕仪的闭环控制、重复性以及测试结果的校准。并基于调试校准之后的压痕仪进行材料的可靠性分析,分别采用不同硬度梯度的铝、铜、钨三种金属进行压痕实验测试,以及氧化锆陶瓷材料进行断裂韧性测试。