纳米压痕(角度。Nanoindentation)
En caractérisant des nano-matériaux, le ZHN ZwickRoell satisfait aux besoins de miniaturisation des composants et méthodes亲戚à la détermination de la résistance mécanique de ces petites pièces。Les couches Les plus minces sont, entre autres, testées pour leur dureté, leur force d'adhérence et leur usure - en somme, la nanoindentation。
Diversité德拉纳米压痕
L ' innovation technologique s ' compagne d ' un allègement des matériaux.C'est pourquoi la nanoindentation tend à devenir la technique privilégiée pour déterminer les propriétés mécaniques des matériaux à L 'échelle micro et nanométrique。Les systèmes d 'essais - appelés纳米indenteurs - couvrent un large choix d'applications:
测量模块dureté et d'élasticité conformément à DIN EN ISO 14577
Les measures s' effective en principe avec un pénétrateur Berkovich sous contrôle de la force。Des测量快速sont可能,样例avec收费10 s,温度d'arrêt 5 s et déchargement 4 s。
宏伟mesurables:
- Dureté de pénétration它(可转换en HV)
- Dureté马丁斯HM ou HM
- 模块de pénétration EIT(模块d ' élasticité)
- Fluage de pénétration它弛豫R它
- 融洽部分de déformation élastique et énergie d'indentation n .缩进它
Vous pourrez au total éditer外加50法郎
禁酒令措施
Une méthode渗透de déterminer Une courbe de contrainte-allongement complète des métaux, à partir des empreintes de pénétrateurs, a été développée en partenariat avec Centre de Recherche de Karlsruhe。Elle est basée sur l'utilisation des réseaux de neurones pour l'identification des paramètres et prend également在计算过程中cinématique。
Durete维氏
La dureté维克斯peut être calculée à派对德拉dureté de pénétration。Une étude approfondie du BAM (Institut fédéral de Recherche des Matériaux), sur 20 matériaux, menée entre dureté维克斯convention et dureté维克斯convertie à partir de它a mis en évidence une différence moyenne < 10% pour les calcultenus avec les algorithmes InspectorX contre 25 à 30% pour ceeux obtenus avec d'autres suites logicielles。
(T。Chudoba, M. Griepentrog,国际材料研究96 (2005)11 1242 - 1246]
措施dépendantes de la pénétration avec le模块QCSM
Pour les measurement de dureté servant à déterminer la dureté d'indentation HIT selon la norme DIN EN ISO 14577, la courbe force-pénétration F(h) est mesurée avec une charge maximale déterminée。La dureté peut uniquement être spécifiée pour La profondeur maximale approchée。Une courbe de dureté pénétration peut uniquement être déterminée par des measures avec différentes force en différents points de l ' éprouvette。Dans le cas de la纳米压痕,细胞复合和增强considérablement温度测量和开发。
Dans la méthode CSM ou QCSM, la rigidité est calculée吊坠le电荷à partir du商de l'振幅de力和de l'振幅de course d'une小振荡。
Dans la méthode de mesure continue de la rigidité (CSM), une petite oscillation est superposée en continentu au signal de force static。Après振动质量的企业,fréquence等摊销系数,力的比值和振幅的过程rigidité接触的企业échantillon等éprouvette。丹拉méthode CSM,拉力静止垂乐充能变化légèrement à查克振荡。Cela complque le compute de la moyenne ainsi que la régulation。
Dans la méthode QCSM,在恢复中,la力增强par paliers et les振荡sont activées pendant un court temps de maintien d'environ 0,5 s - 3 s (voir schéma de principe QCSM)。计算器塞拉永续计算拉莫延德加弦振荡等简化拉régulation。例如,56振幅sont mesurées à une fréquence de 40hz et un temps de maintien(停留时间)de 1,4 s。dan la méthode QCSM, les premiers 20%振荡one sont pas priis en compte Dans le compute de la moyenne afin de réduire l'influence du fluage sur le résultat。Cela est particulièrement important pour les matériaux visqueux。
纳米压痕:显微测量技术résolution de l'ordre du nanomètre
Le carbone de type diamant (DLC), qui présente ceres des propriétés typques du diamant(大dureté,失效摩擦和大résistance à la腐蚀),est fréquemment utilisé en applications industrielles。在使用条件下进行工业检验和在实验室进行标准检验。
Une analyse des irrégularités de surface individuelles avec rayons de contact entrentr0,1 μm et 20 μm envirenavec Une haute résolution sera par conséquent requise pour rechercher et comprendre les mécanismes d'usure dominants。
倒déterminer l 'usure danans la plage de measurement inférieure à 1 N - avec une résolution nanométrique dans la mesure de la course -, un essai de纳米压痕associé à des mesures haute résolution de force横航向est désormais可能。
Éprouvettes, pénétrateurs,强制正常
产品的 | 电影 | Épaisseur éprouvetteµm | Durete平均绩点 | 模块d ' élasticité GPa | 限制d'élasticité GPa | 泊松系数 |
Eprouvette 1 | a - c: H | 4 | 14、5 | 120 | 10、9 | 0, 2 |
Eprouvette 2 | a-C(部分élevée sp3.) | 5 | 50,0 | 542 | 30日,1 | 0, 2 |
Eprouvette 3 | 得了 | 3. | 15日0 | 170 | 8、8 | 0, 2 |
Eprouvette 4 | a - c: W (17%) | 3. | 14、5 | 140 | 9、5 | 0, 2 |
Eprouvette 5 | a - c: H (structuree) | 4 | 12日,2 | 103 | 9日0 | 0, 2 |
- Pénétrateur 1:金刚石,67 μm人造丝初始,5力50 mN - 1000 mN
- Pénétrateur 2:金刚石,6 μm人造丝初始,7力5 mN - 200 mN
- Pénétrateur 3: Métal dur, 100 μm人造丝初值,4力100 mN - 1000 mN
Résumé des résultats du taux d'usure
- L' sure avec des振荡贷款等humidité d'环境50% démarre sur les revêtements DLC假压力接触est de L'秩序10% à 30% de la接近于d 'elasticite.
- Lorsque la pression de contact atteint la limite d'élasticité, le mécanisme d'usure change。
- Sur les surfaces lisses, le taux d'usure est approximate proportionnel à la pression de contact。L'增强de la profondeur par movement de déplacement est inférieure à 0,15 nm et donc de 0 à 2个原子,附加。不间断的过程dégradation微粒。
- L'usure démarre à une pression de contact normalisée inférieure pour les DLC hydrogénés。
- Une dureté + élevée n'est pas avantageuse pour ce type d'usure。À charge égale, le taux d'usure (absolue) des revêtements期间est à peu près le même que celui des revêtements汤。
- Les contre-pièces en métal dur挑衅une usure des revêtements environ 2,5 fois + élevée que Les pointes diamant。
- Pour le type d'usure étudié, aucune corrélation n 'apparaît entre le taux d'usure et le frottement。
Des empreintes ont été réalisées dans une éprouvette de verre de quartz à différentes电荷avec un pénétrateur sphérique d'environ 10 μ m人造纤维。乐même pénétrateur一个également été utilisé倒扫描仪l'éprouvette。图2 monttre La表面du verre de石英凹痕à 800 mN(在上à间扭式)et 2 x 500 mN。Les aures缩进à des收费加失败étaient纯化élastiques。Une压痕à 200 mN est à peine可见,mais montre Une déformation non plastique de quques nanomètres。
- Les measures ont été effectuées avec une force de contact de 15mn。Lorsque cette force de balayage relative grande est sélectionnée, le contact est putment élastique et même avec des coefficients de frottement très faibles, une résolution suffisante est encore disponible pour les measurement de force latérale。La zone de balayage对应à La taille d'image de l'optique de 97µm x 77,5µm au加上fort grossissement de 3350 x sur l'écran。Les aures paramètres de measure étaient Les suivants:
- 45行
- 巴黎气温:25秒倒拉高résolution
- Débit de données 8hz
- Décalage de 10% (longueur de balayage supplémentaire des deux côtés en dehors de la plage affichée pour exclets les effets de démarrage et d'arrêt)
- Fréquence d '振荡40赫兹
- 振幅0,1 V(对应à un déplacement d'environ 5 nm et à une Amplitude de force de 0,8 mN)
法国的地理位置être aisément包括grâce à法国的正常地图,法国的地图和法国的地图'extérieur。La régulation n 'est pas suffisamment rapide pour compenser ces效应。
Vous pouvez également identifier ici la légère扰动à l'impression de 200 mN。相同的图像最可获得的有限的l 'affichage à l'振幅振荡德拉力(图4)。
La rigidité de contact - qui peut être aisément déterminée à partir de La force mesurée et de l'amplitude de course - mais aussi La profondeur de pénétration correcte sont donc nécessaires à La détermination du module de Young。Une correction du point zéro, qui peut être effectuée dans la même fenêtre d'exploitation, est également requise。Le résultat de la cartographie du module de Young du verre de quartz est présenté en图5。La valeur attendue de 72 Pa est assez校正approchée sur toute La surface, à l'exception des positions d'indentation。Le modèle d'exploitation d'une surface n'y est pas correct et des valeurs trop élevées sont obtenues。
摩擦系数中心钻石顶点和石英顶点résulte比中心力latérale等正常力。Il est illustré en图6 et 7。压痕区,celui-ci,递减,tout, d' ord, Dans, la,方向,运动,comme le montre, la图3,puis, auge, à,新lorsque, la, pointe, glisse,和,压痕。
在入口位置上的摩擦系数0,7和0,8。À先锋区例外éprouvette, où后场加返场,à l 'intérieur舞会。这是无心之举。
Les measures de toutes Les propriétés présentées ont été effectuées au cours d'un balayage, qui a toutefois duré suffisamment longtemps, soit environ 2000 s。Une réduction de la durée de balayage est possible。En raison de la rapidité des mouvements, les résultats pourront toutefois être加上bruyants。
Autres应用德拉纳米压痕
- Développement de couches souples (polymère) à rigides (dépôts de type diamant)
- Détermination de la contrainte批评裂欧déformation塑料
- 沙发倒出了一切,保护控制了一切
- Revêtements日月河畔保护者
- Peinture et沙发溶胶凝胶
- 自动测量法dureté微截面测量法
- 沙发纳米倾倒捕捉器等MEMS/NEMS
- Materiaux以及世
- 矩阵效应(映射)
- Matériaux céramiques et复合材料
- 表面à注入离子
- 分析des dommages en micro-électronique