测量和理解机械响应的关键材料研究、产品开发、过程控制。这些材料的力学响应依赖于应用场景以及材料化学。的主要参数是衡量这些力学性能负载(P)、加载速率和应变率(Ṗ/ἐ),加载时间(t)。
是在各种材料上进行Nanoindentation bio-gels超合金测量材料的硬度和弹性模量与连续刚度测量(CSM)除了复杂的模量测量(储能模量、损耗模量、损耗因子)对聚合物,去除衬底效应在薄膜属性,3 d属性映射为异构表面和4 d属性映射为与深度有关的属性的材料。Nanoindentation能够进行动态和静态的显微硬度和Nanoindentation测量包括nanometric维氏硬度。
传统上,机械性能测定的应用荷载所产生的应力-应变曲线但nanoindentation已经证明是更先进提供多个属性,如硬度、模量从一个测试在不到一秒钟的时间。一些常见的术语用于机械测试压力、应变、屈服应力。压力(σ)是瞬时负载应用到标本之前除以其横截面积变形。应变(ε)标本的计量长度变化量除以其原始标距长度。屈服应力(σy)是压力的弹性材料不再回应,称为屈服点。
从基本数据,确定机械性能:
- 弹性模量
- 硬度
- 复杂的模量对粘弹性材料
- 断裂韧性
弹性模量
两个力学性能、弹性模量和硬度可以由nanoindentation决定。
弹性模量(E),通常被称为杨氏模量的比例是应力(σ)应变(ε)当变形是完全弹性的。在弹性区域,应力和应变比例通过胡克定律:σ= Eε
弹性模量是材料的固有属性。在基本层面上,E是一个测量的是原子间键的强度。模量越大,硬材料和应变越小。一个弹性响应非永久性,因此当一个应用负载释放,回到原来的形状。
硬度
硬度(H)是衡量材料的抗变形表面压痕。混乱的塑性变形是由运动引起的原子结构的材料。材料的屈服强度可以改变通过缺陷阻碍位错运动,合金或晶界。
材料硬度可以增加不同的手段,包括间质或置换硬化,在原子原子晶格之间添加或替换:
显微硬度测试和nanoindentation是确定硬度的标准方法。Nanoindentation的好处也提供弹性模量。
材料的硬度是最重要的一个参数在设计联系人。万博max体育材料磨损越软,当彼此接触。万博max体育在力学、硬度定义为材料的抗永久变形在应用程序的负载。
传统上,硬度测量相对规模摩氏或维氏硬度等。每个材料都分配一个数值从1到10根据其相对硬度在摩氏规模。最近的进步nanoindentation技术允许硬度的测量各种材料和定义的区域印在材料对于一个给定的应用负载。硬度,H,从nanoindentation计算方法为:
P是应用负载,一个是缩进区。有不同尺度的测量基于材料,如肖氏硬度,维氏硬度,摩氏硬度和努氏硬度更少。所有的这些代表的相对硬度与参考标准样品材料。Nanoindentation消除了歧义在不同尺度通过提供一个物理测量的绝对硬度。
与弹性模量是材料的固有属性,硬度显示附近的大小依赖于材料表面硬度不同的硬度。连续刚度测量是一个很好的技术提供深度依赖的测量研究尺寸效应的各种材料的硬度。硬度的大小依赖可以被理解为,比较两种合金材料相同但不同大小的颗粒组成。细颗粒导致更高的硬度在大多数包装材料的密实度。
粘弹性
动态力学分析(DMA)用于聚合物和橡胶材料固定几何。应用在一个振荡频率扫描时温度增加。复杂的模量、存储和损耗模量的总和,然后作为频率的函数和温度决定的。
储能模量(E”)是衡量聚合物的弹性材料。损耗模量(E)是衡量能力的聚合物将机械能转化为热能。损耗系数,称为tanδE“E”的比率。
当样本容量或函数需要一个体积小、动态nanoindentation测试类似于DMA用于确定E和E”。Nanoindentation可以用来描述一个更大的比直接存储器存取频率范围。更少的热量可以应用于较小的样本量。
断裂韧性
断裂韧性是材料抗脆性断裂的性质。因为缺陷的发生是不可能避免材料或组件的加工过程中,断裂韧性是一个重要的材料属性。材料具有高断裂韧性会经历韧性断裂。较低的材料断裂韧性通常有脆性断裂。
模型可以用来计算断裂韧性和高负荷nanoindentation数据关联。通常这些方法考虑裂纹尺寸和组件几何和载荷条件。断裂韧性是用来评估组件的能力抵抗骨折与预先存在的缺陷。
