纳米压痕(nanoindentason)
bileenlerin minyatürleştirilmesine yönelik ejiilim, bu en küçük parçaların mekanik mukavemetini belirlemek için uygun yöntemler de gerektirir。不，纳米indentasyonu içerir:纳米aralakhkta aletli渗透测试。En ince katmanlar sertlik, yapyudmma mukavemeti ve auynma açısından test edilir - sonuçta nano indentasyon。
Nano indentasyonun çeşitliliği
Teknolojik yeniliklerle birlikte malzeme kullanymir sürekli azalmaktaddar。Bu nedenle, mikro ve纳米ölçekte malzemelerin mekanik özelliklerini belirlemek için纳米indentasyon tercih edilen bir teknik haline gelmektedir。纳米压头denilen测试系统çok çeşitli uygulamalariqkapsayabilir: Malzemelerin kullanyimmiqteknolojik yeniliklerle sürekli olarak azalmaktaddar。Bu nedenle, mikro ve纳米ölçekte malzemelerin mekanik özelliklerini belirlemek için纳米indentasyon tercih edilen bir teknik haline gelmektedir。纳米压头denen测试系统çok çeşitli uygulamalariqkapsayabilir:
DIN EN ISO 14577'ye göre sertlik ve elastisite modülü ölçümü
Ölçümler genellikle kuvvet kontrolü altarinda bir Berkovich indentile gerçekleştirilir。Çok哈兹拉基ölçümler mümkündür， örneğin 10 s yük, 5 s贝克莱梅süresi ve 4 s yükü hafifletme。
Olculebilir boyutları:
- İndentasyon H它(HV）
- Marten sertligii HM veya HM
- 巴塔奇卡基modül EEIT (Elastik modül)
- 穿透sürünme它veya geevmeme R它
- 弹性变形fraksiyonununpenetrasyon çalışmasına oranic η它
Toplamda, 60'tan fazla boyut çıkartılabilinir。
维氏sertliğ我
维克斯·塞特利奇，穿透塞特利奇登hesaplanabilir。联邦Malzeme aratyturrmalaric Enstitüsü'nün (BAM) geleneksel Vickers sertliichile InspectorX算法马拉拉基kullanylarak hesaplanan H它tarafjndan dönüştürülen Vickers sertliji arasindndaki 20 malzeme ile kapsamlistanbul bir karyzlattarrmasgay, dieryazzilim paketleri için % 25-30'a karyzillik < % 10'luk bir ortalama farklillik gösterdi。
(T。Chudoba, M. Griepentrog，国际材料研究96 (2005)11 1242 - 1246]
QCSM modülü ile derinliege bayllabdullah ölçümler
DIN EN ISO 14577'ye göre HIT girinti sertlijini belirlemek için sertlik ölçümlerinin kaydedilmesi durumunda, kuvvet-girinti derinlik eirrisi F (h) belirli bir maksimum yükle ölçülür。Sertlik yalnarzca elde edilen maksimum derinlik için belirtilebilir。Derinlik üzerindeki bir sertlik profili, ancak numune üzerinde farklal yerlerde farklal kuvvetlerle ölçümlerle belirlenebilir。Nano indentason durumunda, bu karmauyktir ve ölçüm ve deerlendirme süresini önemli ölçüde artarrir。
CSM veya QCSM yöntemiyle, sertlik, küçük bir salakhnakhmahn kuvvet genliji ve yer degiittime genliji bölümünden yük sarrasnnda hesaplannir。
Sürekli sertlik ölçümü (CSM) yönteminde, statik kuvvet sinyalinin üzerine sürekli olarak küçük bir salakhnim eklenir。salynan kütleyi, frekansic ve sönümleme katsayysinnki hesaba katan birkaç düzeltmeden sonra, kuvvet ve yer degiittime genligi oranic, test numunesi ve numune arasinndaki temas sertligi ile sonuçlanır。CSM yöntemiyle, yükleme siraraszynndaki statik kuvvet, her titreyim için biraz farklakhdir。Bu, birkaç salakhnakhmann ortalamasinnky ve kontrolü daha zor hale getirir。
布农阿克辛，QCSM yöntemiyle, kuvvet kademeli olarak artarrillir ve salakhnim，她的ayamada sadece yaklayakik0,5 sn - 3 sn'lik kakhsa bir tutma süresi sirarasinda açılır (bkz。Prensip ekli QCSM)。Bu, birkaç salhnakhmann ortalamasjnain alhnmasinnal sarlar ve kontrol daha kolay hale gelir。Örneğin, 56 amplitüd 40 Hz frekansta ve 1,4 sn bekleme süresinde ölçülür。QCSM yöntemiyle, sünmenin sonuç üzerindeki etkisini azaltmak için ortalama alma için titreimlerin ilk% 20'si dikkate alhnmaz。卜，özellikle亚帕基亚坎马尔泽梅尔için önemlidir。
纳米缩进:纳米çözünürlüklü mikro ayhnma testleri
Elmas benzeri karbon kaplamalar (DLC)， yüksek sertlikleri, düşük sürtünmeleri ve yüksek korozyon dirençleri nedeniyle endüstriyel uygulamalarda sukklikkla kullanilmaktaddar。Çalışma koullary altarndaki endüstriyel ayhnma testlerinin test sonuçları ile standard laboratuvar ayhnma testleri arasinda hala farklillzyklar vardair。
阿赫姆玛mekanizmalarinnir aratythirmak ve anlamak için, yaklayakik 0,1 μm ile 20 μm arasindndaki temas yarıçaplarına sahip bireysel yüzey düzensizliklerini yüksek çözünürlükle incelemek gerekir。Deplasman ölçümünde纳米çözünürlüklü 1 N'nin altarndaki yük aralagighinda neredeyse hiç atarinma ölçüm tekniiei yoktur。
Nano indentason, yüksek çözünürlüklü enine kuvvet yer deqiitimme ölçümleri ile kombinasyon halinde artik bu tür incelemelere olanak sa伊拉拉马克塔达尔。
Numuneler, batıçı uçlar，普通的kuvvetler
| 标记为 | Folyo malzemesi | Folyo kalynlakhiliguµm | Sertlik平均绩点 | Esneklik modülü GPa | Verim gücü GPa | 泊松说ıı |
| Numune 1 | a - c: H | 4 | 14、5 | 120 | 10、9 | 0, 2 |
| Numune 2 | a-C (yüksek sp3.奥兰) | 5 | 50,0 | 542 | 30日,1 | 0, 2 |
| Numune 3 | 得了 | 3. | 15日0 | 170 | 8、8 | 0, 2 |
| Numune 4 | a - c: W (17%) | 3. | 14、5 | 140 | 9、5 | 0, 2 |
| Numune 5 | a - c: H (yapı土地ırılmış) | 4 | 12日,2 | 103 | 9日0 | 0, 2 |
- 巴塔卡卡uç 1: Elmas, 67 μm başlangıç yarıçapı， 5 kuvvet 50 mN - 1000 mN
- 巴塔卡卡uç 2: Elmas, 6 μm başlangıç yarıçapı， 7 kuvvet 5 mN - 200 mN
- 巴塔奇卡uç 3: Sert金属，100 μm başlangıç yarıçapı， 4 kuvvet 100 mN - 1000 mN
阿赫恩玛·奥拉纳基sonuçlarının özeti
- DLC kaplamalar, temas basakncilakma noktasınınyaklayak %10 - %30'u olduouunda yavatitreimler ve yaklayak %50 nem ile ayahnmaya ballar。
- Temas baszncqakma noktasyna ulattyghaynda ayhnma mekanizmasqdeqiihir。
- 阿赫恩玛·奥拉尼奇，pürüzsüz yüzeylerdeki temas basaknc同志ile yaklayakh orantililddar。Kayma hareketi bayhna derinlik arttygh0,15 nm'den azdir ve bu nedenle sadece 0-2 atomik katmandir。阿贾尔马，partikül博祖尔马萨比·奥尔马扬sürekli比尔süreçtir。
- Hidrojen içeren DLC için ayghnma daha düşük正常化temas baszknchinda ballar。
- Bu tip auynmada daha yüksek sertlik bir avantaj deypildir。aynull yük ile, sert kaplamalar için (mutlak) auynma oranistanbul, yumuyakk kaplamalarla kabaca ayniddar。
- 钨karbür muadilleri, kaplamalarain elmas uçlardan 2,5 kat daha fazla ayarnmasyna neden olur。
- 卡普拉马拉尔丹埃尔马斯uçlardan 2,5 kat daha fazla auynmasyna neden olur。
纳米缩进睾丸素yönlendirilmesi
En zayyf baylantistanbul, yük altarndaki systemstem davranykhirna karar verir。Bu nedenle, bir numuneyi küresel olarak karakterize eden ölçüm yöntemleri avantajliddar。Mekanik özelliklerin haritalanmasistanbul, küresel karakterizasyona doirru bir adymddar。
阿耶吉达，girintili kuvars numunesinin ölçümüne bir örnek verilmittir:
baskilar, yaklauyk 10 um yarıçaplı bir bilyeli girinti ile çeşitli yüklerde kuvars cam numunesinde yapilmakhttar。阿尼亚·吉瑞蒂·德·努穆尼伊·塔拉马克için库拉尼亚尔达迪。Şekil 2,800 mN (sol üst) ve 2 x 500 mN'de baskilara sahip kuvars凸轮yüzeyini göstermektedir。达哈küçük yüklere萨厄普·迪耶尔·伊兹lenimler, tamamen elastikti。200 mN'de bir izlenim optik olarak neredeyse hiç görülmez, ancak birkaç nanometrelik bir plastik deformasyon gösterir。
- Ölçümler, 15 mN'lik bir temas kuvveti ile gerçekleştirildi。Bu nispeten büyük tarama kuvveti ile, temas tamamen elastiktir ve çok küçük sürtünme katsayylarinnda bile yanal kuvvet ölçümünde hala yeterli çözünürlük vardair。Tarama alanistanbul, ekrandaki 3350 x en yüksek büyütmede 97 μ m x 77,5 μ m optik görüntü boyutuna karuylilk gelir。dirier ölçüm parametreleri aayydaki gibidir:
- 45坐ır
- 萨蒂尔巴耶纳塔拉马süresi: Yüksek çözünürlük için 25秒
- Veri hazzu 8hz
- offset %10 (ballatma -durdurma efektlerini hariç tutmak için她的iki tarafta görüntülenen alanian dakhyhnda ek tarama uzunlu土耳其)
- titreyim frekansic 40hz
- Genlik 0,1 V (yaklayak 5 nm yer deiettirmeye ve 0,8 mN kuvvet genligine karuylilk gelir)
正常的kuvvetin haritalanmasyna badilqolarak, baskilarin pozisyonlaric açıkça anlayzylabilir， çünkü kuvvet baskyya doirru kayarken azaljir ve dyyarqkaydyrillrken artar。Düzenleme bu etkiyi telafi edecek卡达尔哈兹拉基德伊尔。
布拉达ayrichca 200 mN izlenimindeki hafif bir rahatsazzlyghidda görebilirsiniz。本泽尔·比尔·雷西姆，雅尔纳兹卡·库夫维特·萨拉赫纳姆马纳恩·根利奇尼gösterirse奥尔塔亚çıkar (Şekil 4)。
Elastisite modülünü belirlemek için, sadece gerekli olan temas sertliiei - ölçülen kuvvet ve yer degiittime genliinden kolayca belirlenebilir - aynic zamanda doirru penetrasyon derinliiei de gereklidir。Bu, aynbi deerlendirme peneresinde gerçekleştirilebilen bir safir noktasal düzeltmesini gerektirir。库瓦尔斯·卡马尼亚恩E-modül埃莱梅苏宁索努库·耶基尔5'特gösterilmektedir。72帕拉克·别克列宁·德耶尔，吉里蒂·波兹约拉尔·哈瑞辛德tüm yüzeyde oldukça伊伊·贝尔·耶基尔德·埃尔德·迪耶尔。布拉达düz bir yüzeyin deerlendirme modeli yanluytir ve çok yüksek deererler belirlenir。
Elmas uç ile kuvars cam arasindndaki sürtünme katsayysgay, yanal kuvvet ve normal kuvvet oraninndan kaynaklannir。Şekil 6 ve 7’de gösterilmektedir。Batmada ekil 3'e benzer ekkilde ilk önce hareket yönünde düşer ve arddandan çukurdan kayarak tekrar yükselir。
Aksi takdirde sürtünme katsayys.i 0,7 ile 0,8 araszyndaddar。Sadece numunenin ön alanhinda bir erit içinde biraz daha alçaktır。Nedeni bilinmemektedir。
苏乌兰tüm özelliklerin ölçümleri，雅克拉亚克克2000 sn'de uzun bir zaman alan bir tarama sarrasinda yapilmakhtatar。Tarama süresini kakhsaltmak mümkündür。安卡克，达哈·哈兹拉·哈吉特·内德尼耶尔，sonuçlarda达哈·法兹拉gürültü奥拉比里尔。
纳纳indentasyonun digier uygulamalarki
- yumuyakk (polimer) den sert (elmas benzeri tabakalara) tabaka geliikimi
- Çatlama veya plastik deformasyon için kritik gerilmelerin belirlenmesi
- Araçlar ve çizilmeye karyqkoruma için sert kaplamalar
- Gözlük üzerinde koruyucu kaplamalar
- Laklar ve sol-jel tabakalargay
- Kesitlerin sertlik profilinin otomatik ölçümü
- Sensörler ve MEMS/NEMS için Nano katmanlar
- Biyolojik malzemeler
- alayazymlarinndan Matriks etkileri (elholme)
- Seramik malzemeler ve kompozitler
- İyon implantasyon yüzeyleri
- Mikroelektronikte hasar analizi
