Nanoindentation

nanoindentation实验可以在几个执行模式取决于所需的材料特性。ISO方法用于检查系统的校准而连续刚度测量提供了与深度有关的属性。粘弹性响应特征可以通过测量材料的复模量在执行频率扫描在所需的范围。疲劳测试可以执行的循环缩进方式来测量材料的疲劳断裂/生活。

3 d和4 d地图提供了一个优秀的方法来描述非均匀材料的表面。大数据集时也是有用的统计分析所需的材料。薄膜性能是衡量我们先进的分析解决方案消除基体效应的数据。的耐擦伤性和附着力测量使用户能够执行各种分析在许多研究中,工业和教育设置。

一个Nanoindenter是如何工作的呢?

Nanoindentation是最新的技术,使研究人员可以测量出力学性能如弹性模量和硬度的材料在不同的形状,大小和鳞片。最值得注意的是,这种方法不需要任何样品制备和可以测量各种材料的属性从硬超合金软生物材料在几秒钟内使其最快的技术等测量。这是一个重大的发展在常规单轴拉伸和剪切测试方法,带天样品制备的最终结果。

Nanoindentation用于大学和行业特点薄膜在电子产品和包装产品,进步合金刀具、涂层的热屏障,聚合物的粘弹性特性,工业质量控制、显微硬度,耐磨性和许多更多。万博manbetx主页所需的基本测量执行nanoindentation负载实验和深度。一下等不同几何图形的硬度计压头E和H,球面应力-应变、平冲头对于复杂的模量,立方体角落断裂韧性,球形锥对于划痕测试,楔形3点弯曲可用于测量用户感兴趣的属性。

图文并茂nanoindentation过程的总结指出下图中所需的所有必要步骤和nanoindentation过程中执行。这项技术涉及一个驱动过程应用负载,感应位移,然后应用所需的修正。输出的原始数据框架刚度校准,测试执行指定的网站上与测微空间分布属性随后计算。解决方案基于材料的类型划分为弹性、粘弹性和柔软的材料属性。配置相关属性对薄膜,多相合金/复合材料,层状材料,辐照/热处理区也可以计算。nanoindentation还提供了率相关,温度依赖和塑性断裂韧性测量等相关。这使得nanoindentation最多才多艺的工具可用于材料的机械特性。

指出该技术的许多优点后,下一个需要回答的问题是nanoindentation是如何工作的。该技术的成功取决于接触力学和可用性的理解先进的数据采集工具。万博max体育基本思想是当我们调查材料与一个非常小的探测器/硬度计压头,材料属性可以预测基于交互的调查材料。这背后的物理可以追溯到1800年的赫兹时,却和其他许多研究人员开发出必要的接触力学双体接触但直到1990年当奥利弗和法尔把它进一步找到一种方法来衡量材料的模量和硬度基于其接触另一个已知的材料。万博max体育已知物质中最常用的硬度计压头,是钻石。

钻石探头,提示小100 nm用于缩进样品的表面。负载应用到随后小费和渗透的深度测量过程中。压痕深度是用来计算技巧那是在接触的面积缩进。万博max体育这个区域是用来测量材料的硬度。

另一方面,卸载部分load-depth数据包含的信息材料的硬度测试。它是与接触面积有关。万博max体育一旦我们知道了刚度和接触面积,我们可以计算系统的模量降低。万博max体育

连续刚度测量

在传统的准静态压痕测试,接触刚度是由卸货期间分析的力与位移曲线。万博max体育这个depth-sensing方法提供一个给定压痕深度测量。

连续刚度测量(CSM)技术是一项革命性的材料的机械性能测量。它允许测量与深度有关的属性的材料在一个单一的步骤。该方法涉及应用动态负荷的静态加载时加载。动态负载的一部分用于测量进一步处理的刚度计算材料的模量和硬度。

CSM的方法提供了一种分离的同步和不同相的组件此历史。的分离提供了一种精确测量的位置初始表面接触和接触刚度的连续测量深度和频率的函数,因此不再需要卸载循环。万博max体育这使得连续刚度测量一个强大的工具不仅为硬材料,如金属、合金和陶瓷材料时间也像聚合物,结构复合材料,生物医学材料。压痕测试使用CSM与恒定应变率可以控制,材料的一个关键测试参数的系统,如纯金属或低熔点合金,和聚合物电影和电影/底物系统。

高温Nanoindentation

很难保持温度不热漂移在高温实验。当发生与时间和温度有关的变形时,很难分离蠕变和弹性恢复在准静态测试的卸载段刚度的计算。所以,相对于测量卸载材料的刚度,CSM技术实施谐波位移振荡在持有期间在高峰压痕力测量高温特性。

高温nanoindentation允许控制温度和动态温度条件下测试样品的能力。一个激光加热硬度计压头尖端防止干扰中衬底温度的测量。特殊在连续刚度测量精度可以通过保持提示和示例相同的温度。

传统的测试

材料试验是最重要的步骤之一,在新材料的开发以及产品开发。Nanoindentation现在最通用的和首选方法进行实验来度量属性如弹性模量、硬度、断裂韧性等。

在上个世纪,各种实验已经在实践中如单轴测试测量弹性模量和抗拉强度、剪切测试测量剪切强度测量断裂韧性和裂纹扩展试验。所有这些测试都需要复杂的样品制备和耗时。这些测试的基本描述如下所示。

单轴拉伸测试

单轴拉伸测试执行测量弹性模量和极限抗拉强度的材料。测试标本的狗骨形状按照ASTM E8的标准。测试执行与加载位移控制的方式被负载监控细胞。随着加载的继续,标本开始变形弹性塑性变形然后开始变细和最终失败的压裂。

测试期间的应变计算的计长度除以原长度的变化。

压力随着负载的计算除以试样的横截面区域。

剪切测试

应用剪切测试使用相同的加载原理的单轴拉伸测试,但修改转换负载的加载控制剪切方向。有多种方法来应用这些类型的负载。标本准备根据ASTM标准和加载位移控制或力控制模式。材料的剪切模量和剪切强度测量从这些测试。

随着加载的继续,标本之后开始变形弹性塑性变形剪切方向然后开始压裂裂缝,最终失败。

裂缝测试

测量材料的断裂韧性裂纹扩展试验。样品是按ASTM标准pre-crack。示例加载的横向裂缝。裂纹传播,载荷和裂纹扩展速度监测进一步用来发现材料的断裂韧性。

在一般条款,断裂韧性是材料的抵抗裂纹的传播。裂缝可能传播三种模式:模式I -拉伸模式,垂直于裂纹的应力时,模式2 -剪切模式,当外加应力剪切方向(平面剪切),模式3 -撕裂模式,当外加应力在扭转方向(从平面剪切)。

裂纹尖端的应力被定义为一个术语叫做应力强度因子定义为:

裂纹的应力强度因子开始传播称为临界应力强度因子相当于材料的断裂韧性。