أفضل جهاز اختبار ميكانيكي دقيق في العالم

الآن يتصدر العالم

الاختبار الميكانيكي الدقيق

أُعدت بواسطة

بيير ليرو ودوانجي لي ، دكتوراه

مقدمة

أجهزة اختبار الصلابة الدقيقة القياسية من فيكرز لها نطاقات حمولة قابلة للاستخدام من 10 إلى 2000 جرام قوة (gf). يتم تحميل أجهزة اختبار الصلابة الكلية القياسية من فيكرز من 1 إلى 50 كجم. هذه الأدوات ليست محدودة جدًا في نطاق الأحمال فحسب ، ولكنها أيضًا غير دقيقة عند التعامل مع الأسطح الخشنة أو الأحمال المنخفضة عندما تصبح المسافات البادئة صغيرة جدًا بحيث لا يمكن قياسها بصريًا. تعتبر هذه القيود جوهرية للتكنولوجيا الأقدم ونتيجة لذلك ، أصبحت المسافة البادئة الآلية الخيار القياسي نظرًا للدقة العالية والأداء الذي توفره.

مع أنظمة الاختبار الميكانيكي الدقيقة الرائدة في العالم من NANOVEA ، يتم حساب صلابة Vickers تلقائيًا من العمق مقابل بيانات التحميل مع أوسع نطاق تحميل على وحدة واحدة متاحة على الإطلاق (0.3 جرام إلى 2 كجم أو 6 جرام إلى 40 كجم). نظرًا لأنه يقيس الصلابة من منحنيات العمق مقابل منحنيات الحمل ، يمكن لوحدة NANOVEA الدقيقة قياس أي نوع من المواد بما في ذلك المواد شديدة المرونة. كما يمكن أن يوفر ليس فقط صلابة فيكرز ولكن أيضًا بيانات دقيقة لمعامل المرونة والزحف بالإضافة إلى أنواع أخرى من الاختبارات مثل اختبار التصاق الخدش ، والتآكل ، واختبار التعب ، وقوة الخضوع ، ومتانة الكسر لمجموعة كاملة من بيانات مراقبة الجودة.

الآن الاختبار الميكانيكي الصغير الرائد في العالم

في ملاحظة التطبيقات هذه ، سيتم شرح كيفية تصميم وحدة Micro Module لتقديم المسافة البادئة للأجهزة الرائدة في العالم واختبار الخدش. تعد إمكانية اختبار النطاق الواسع للوحدة الصغيرة مثالية للعديد من التطبيقات. على سبيل المثال ، يسمح نطاق الحمل بقياسات دقيقة للصلابة ومعامل المرونة للطلاء الصلب الرقيق ويمكن بعد ذلك تطبيق أحمال أعلى بكثير لقياس التصاق نفس هذه الطلاءات.

هدف القياس

يتم عرض سعة وحدة Micro Module بامتداد نانوفيا CB500 اختبار ميكانيكي بواسطة
إجراء اختبارات المسافة البادئة والخدش بدقة فائقة وموثوقية باستخدام نطاق تحميل واسع من 0.03 إلى 200 نيوتن.

نانوفيا

CB500

تعلم المزيد

شروط الاختبار

تم إجراء سلسلة (3 × 4 ، 12 مسافة بادئة في المجموع) من التباعد الدقيق على عينة فولاذية قياسية باستخدام إندينتر فيكرز. تم قياس الحمل والعمق وتسجيلهما لدورة اختبار المسافة البادئة الكاملة. تم إجراء المسافات البادئة لأحمال قصوى مختلفة تتراوح من 0.03 N إلى 200 N (0.0031 إلى 20.4 kgf) لإظهار قدرة الوحدة الصغيرة في إجراء اختبارات المسافة البادئة الدقيقة عند الأحمال المختلفة. من الجدير بالذكر أن خلية تحميل اختيارية تبلغ 20 نيوتن متاحة أيضًا لتوفير دقة أعلى 10 مرات للاختبارات في نطاق الحمل المنخفض من 0.3 جرامًا إلى 2 كجم.

تم إجراء اختبارين للخدش باستخدام الوحدة الصغيرة مع زيادة الحمل الخطي من 0.01 ن إلى 200 نيوتن ومن 0.01 ن إلى 0.5 ن ، على التوالي ، باستخدام قلم ماسي مخروطي كروي نصف قطر طرف يبلغ 500 ميكرومتر و 20 ميكرومتر.

عشرين تسليط دقيق تم إجراء الاختبارات على العينة القياسية للفولاذ عند 4 N لإظهار قابلية التكرار الفائقة لنتائج Micro Module التي تتناقض مع أداء مختبري صلابة Vickers التقليديين.

* microindenter على عينة الصلب

معلمات الاختبار

من تخطيط المسافة البادئة

رسم الخرائط: 3 في 4 المسافات البادئة

النتائج والمناقشة

تتميز وحدة Micro Module الجديدة بمزيج فريد من محرك Z وخلية تحميل عالية القوة ومستشعر عمق سعوي عالي الدقة. يضمن الاستخدام الفريد لمستشعرات العمق والحمل المستقلة دقة عالية في جميع الظروف.

تستخدم اختبارات صلابة فيكرز التقليدية أطراف إندينتر هرمية مربعة الشكل تقوم بإنشاء مسافات بادئة مربعة الشكل. من خلال قياس متوسط طول القطر d ، يمكن حساب صلابة فيكرز.

بالمقارنة ، فإن تقنية المسافة البادئة المجهزة المستخدمة من قبل نانوفيايقيس Micro Module الخاص بـ Micro Module الخاص مباشرة الخواص الميكانيكية من قياسات حمل المسافة البادئة والإزاحة. لا يلزم ملاحظة بصرية للمسافة البادئة. هذا يزيل أخطاء معالجة صورة المستخدم أو الكمبيوتر في تحديد قيم d للمسافة البادئة. يمكن لمستشعر عمق المكثف عالي الدقة بمستوى ضوضاء منخفض جدًا يبلغ 0.3 نانومتر أن يقيس بدقة عمق المسافات البادئة التي يصعب أو يستحيل قياسها بصريًا تحت المجهر باستخدام أجهزة اختبار صلابة Vickers التقليدية.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن تقنية الكابول المستخدمة من قبل المنافسين تطبق الحمل الطبيعي على شعاع ناتئ بواسطة زنبرك ، وهذا الحمل بدوره يطبق على إندينتر. يحتوي هذا التصميم على عيب في حالة تطبيق حمولة عالية - لا يمكن أن توفر الحزمة الكابولية صلابة هيكلية كافية ، مما يؤدي إلى تشوه الحزمة الكابولية وبالتالي اختلال محاذاة المسافة البادئة. في المقارنة ، تطبق الوحدة النمطية الصغيرة الحمل العادي عبر محرك Z الذي يعمل على خلية الحمل ثم المسافة البادئة لتطبيق الحمل المباشر. تتم محاذاة جميع العناصر رأسيًا لتحقيق أقصى قدر من الصلابة ، مما يضمن قياس المسافة البادئة والخدش القابلة للتكرار والدقة في نطاق الحمولة الكامل.

عرض عن قرب للوحدة الصغيرة الجديدة

المسافة البادئة من 0.03 إلى 200 شمالاً

يتم عرض صورة خريطة المسافة البادئة في الشكل 1. المسافة بين المسافة البادئة المتجاورة فوق 10 N هي 0.5 مم ، في حين أن الصورة عند الأحمال السفلية هي 0.25 مم. يتيح التحكم عالي الدقة في الموضع لمرحلة العينة للمستخدمين تحديد الموقع المستهدف لرسم خرائط الخواص الميكانيكية. بفضل الصلابة الممتازة للوحدة الصغيرة بسبب المحاذاة الرأسية لمكوناتها ، تحافظ أداة Vickers indenter على اتجاه رأسي مثالي لأنها تخترق عينة الفولاذ تحت حمولة تصل إلى 200 نيوتن (400 نيوتن اختياري). هذا يخلق انطباعات عن شكل مربع متماثل على سطح العينة عند الأحمال المختلفة.

يتم عرض المسافات البادئة الفردية عند الأحمال المختلفة تحت المجهر جنبًا إلى جنب مع الخدوشين كما هو موضح في الشكل 2 ، لعرض قدرة الوحدة الصغيرة الجديدة في إجراء اختبارات المسافة البادئة والخدش في نطاق تحميل واسع وبدقة عالية. كما هو مبين في مخططات الحمل العادي مقابل طول الخدش ، يزداد الحمل العادي خطيًا حيث ينزلق القلم الماسي المخروطي الكروي على سطح العينة الفولاذي. إنها تخلق مسار خدش مستقيم سلس للعرض والعمق المتزايدين تدريجياً.

شكل ١: خريطة المسافة البادئة

تم إجراء اختبارين للخدش باستخدام الوحدة الصغيرة مع زيادة الحمل الخطي من 0.01 ن إلى 200 نيوتن ومن 0.01 ن إلى 0.5 ن ، على التوالي ، باستخدام قلم ماسي مخروطي كروي نصف قطر طرف يبلغ 500 ميكرومتر و 20 ميكرومتر.

تم إجراء عشرين اختبارًا دقيقًا على العينة القياسية للصلب عند 4 N لإظهار قابلية التكرار الفائقة لنتائج Micro Module التي تتناقض مع أداء مختبري صلابة Vickers التقليديين.

أ: المسافة البادئة والخدش تحت المجهر (360X)

ب: المسافة البادئة والخدش تحت المجهر (3000X)

الشكل 2: تحميل مقابل الإزاحة في مختلف الأحمال القصوى.

تظهر منحنيات الحمل والإزاحة أثناء المسافة البادئة عند الأحمال القصوى المختلفة في الشكل 3. تم تلخيص معامل الصلابة والمرونة ومقارنتهما في الشكل 4. تُظهر عينة الفولاذ معامل مرونة ثابتًا طوال حمل الاختبار يتراوح من 0.03 إلى 200 نيوتن (النطاق المحتمل 0.003 إلى 400 نيوتن) ، مما يؤدي إلى متوسط قيمة ~ 211 جيغا باسكال. تُظهر الصلابة قيمة ثابتة نسبيًا تبلغ 6.5 جيجا باسكال تم قياسها تحت حمولة قصوى أعلى من 100 نيوتن ، حيث ينخفض الحمل إلى نطاق من 2 إلى 10 نيوتن ، يتم قياس متوسط صلابة يبلغ 9 جيجا باسكال.

الشكل 3: تحميل مقابل الإزاحة في مختلف الأحمال القصوى.

الشكل 4: تم قياس معامل الصلابة والصلابة لعينة الفولاذ بأحمال قصوى مختلفة.

المسافة البادئة من 0.03 إلى 200 شمالاً

تم إجراء عشرين اختبارًا دقيقًا عند الحمل الأقصى 4N. يتم عرض منحنيات الحمل والإزاحة بتنسيق الشكل 5 وتظهر صلابة فيكرز الناتجة ومعامل يونغ في الشكل 6.

الشكل 5: منحنيات الحمل والإزاحة لاختبارات التحديد الدقيق عند 4 N.

الشكل 6: صلابة فيكرز ومعامل يونغ لـ 20 مسافة دقيقة عند 4 ن.

توضح منحنيات الحمل والإزاحة قابلية التكرار الفائقة للوحدة الصغيرة الجديدة. يمتلك معيار الفولاذ صلابة فيكرز تبلغ 842 ± 11 HV تقاس بوحدة Micro Module الجديدة ، مقارنة بـ 817 ± 18 HV كما تم قياسها باستخدام جهاز اختبار صلابة Vickers التقليدي. يضمن الانحراف المعياري الصغير لقياس الصلابة توصيفًا موثوقًا وقابلًا للتكرار للخصائص الميكانيكية في البحث والتطوير ومراقبة جودة المواد في كل من القطاع الصناعي والبحث الأكاديمي.

بالإضافة إلى ذلك ، يُحسب معامل يونج البالغ 208 ± 5 جيجا باسكال من منحنى إزاحة الحمل ، وهو غير متاح لمُختبِر صلابة فيكرز التقليدي بسبب قياس العمق المفقود أثناء المسافة البادئة. مع انخفاض الحمل وتناقص حجم المسافة البادئة ، فإن ملف نانوفيا تزداد مزايا الوحدة الصغيرة من حيث التكرار مقارنة بمختبري صلابة فيكرز حتى يصبح من غير الممكن قياس المسافة البادئة من خلال الفحص البصري.

تصبح ميزة قياس العمق لحساب الصلابة واضحة أيضًا عند التعامل مع المواد القاسية أو عندما يكون من الصعب ملاحظة العينات تحت المجاهر القياسية المتوفرة في أجهزة اختبار الصلابة فيكرز.

خاتمة

في هذه الدراسة ، أظهرنا كيف أن وحدة NANOVEA Micro Module الرائدة عالميًا (نطاق 200 N) تؤدي قياسات مسافات بادئة وخدش دقيقة وقابلة للتكرار لا مثيل لها تحت نطاق تحميل واسع من 0.03 إلى 200 N (3 gf إلى 20.4 kgf). يمكن أن توفر وحدة Micro Module الاختيارية ذات النطاق المنخفض الاختبار من 0.003 إلى 20 N (0.3 gf إلى 2 kgf). تضمن المحاذاة الرأسية الفريدة للمحرك Z وخلية الحمل عالية القوة ومستشعر العمق أقصى صلابة هيكلية أثناء القياسات. تتميز جميع المسافات البادئة المقاسة بأحمال مختلفة بشكل مربع متماثل على سطح العينة. يتم إنشاء مسار خدش مستقيم للعرض والعمق المتزايدين تدريجياً في اختبار الخدش لحمل أقصى يبلغ 200 نيوتن.

يمكن تكوين وحدة Micro Module الجديدة على PB1000 (150 × 200 مم) أو القاعدة الميكانيكية CB500 (100 × 50 مم) مع المكننة من الألف إلى الياء (نطاق 50 مم). إلى جانب نظام الكاميرا القوي (دقة تحديد الموقع تبلغ 0.2 ميكرون) ، توفر الأنظمة أفضل إمكانات التشغيل الآلي ورسم الخرائط في السوق. تقدم NANOVEA أيضًا وظيفة فريدة حاصلة على براءة اختراع (رقم EP رقم 30761530) والتي تسمح بالتحقق من المسافات البادئة لـ Vickers ومعايرتها عن طريق إجراء مسافة بادئة واحدة عبر النطاق الكامل للأحمال. في المقابل ، يمكن لأجهزة اختبار الصلابة القياسية فيكرز توفير معايرة بحمل واحد فقط.

بالإضافة إلى ذلك ، يتيح برنامج NANOVEA للمستخدم قياس صلابة Vickers عبر الطريقة التقليدية لقياس الأقطار البادئة إذا لزم الأمر (لـ ASTM E92 & E384). كما هو موضح ، في هذا المستند ، يعتبر العمق مقابل اختبار صلابة الحمل (ASTM E2546 و ISO 14577) الذي يتم إجراؤه بواسطة وحدة NANOVEA Micro دقيقة وقابلة للتكرار مقارنةً باختبار الصلابة التقليدية. خاصة للعينات التي لا يمكن ملاحظتها / قياسها بالمجهر.

في الختام ، فإن الدقة العالية والتكرار لتصميم Micro Module مع نطاقه الواسع من الأحمال والاختبارات والأتمتة العالية وخيارات رسم الخرائط تجعل أجهزة اختبار صلابة Vickers التقليدية عفا عليها الزمن. ولكن بالمثل مع أجهزة اختبار الخدش والخدش الدقيقة لا تزال متوفرة حاليًا ولكنها مصممة مع عيوب في الثمانينيات.

إن التطوير والتحسين المستمر لهذه التكنولوجيا يجعل من NANOVEA شركة رائدة عالميًا في الاختبارات الميكانيكية الدقيقة.

الآن ، لنتحدث عن طلبك

حادث مباشرة

المسافة النانوية المعدنية متعددة الأطوار

دراسة تعدين المواد متعددة الأطوار باستخدام المسافة النانوية

يتعلم أكثر

دراسة المعادن
من مواد متعددة

استخدام تحديد النانو

أُعدت بواسطة

دوانجي لي، دكتوراه & أليكسيس سيليستين

مقدمة

تدرس علم المعادن السلوك الفيزيائي والكيميائي للعناصر المعدنية ، وكذلك مركباتها وسبائكها. تتعرض المعادن التي تخضع لعمليات التشغيل ، مثل الصب والتزوير والدرفلة والبثق والتشغيل الآلي ، لتغييرات في مراحلها وبنيتها المجهرية وملمسها. تؤدي هذه التغييرات إلى خصائص فيزيائية متنوعة بما في ذلك الصلابة والقوة والمتانة والليونة ومقاومة التآكل للمادة. غالبًا ما يتم تطبيق علم المعادن لتعلم آلية تشكيل مثل هذه الأطوار المحددة والبنية الدقيقة والملمس.

أهمية الخصائص الميكانيكية المحلية لتصميم المواد

غالبًا ما تحتوي المواد المتقدمة على مراحل متعددة في بنية مجهرية خاصة وملمس لتحقيق الخصائص الميكانيكية المرغوبة للتطبيقات المستهدفة في الممارسة الصناعية. nanoindentation يتم تطبيقه على نطاق واسع لقياس السلوكيات الميكانيكية للمواد في المقاييس الصغيرة ^{أنا ثانيا}. ومع ذلك ، فإن التحديد الدقيق لمواقع محددة للتثليم في منطقة صغيرة جدًا أمر صعب ويستغرق وقتًا طويلاً. مطلوب إجراء موثوق وسهل الاستخدام لاختبار المسافة النانوية لتحديد الخصائص الميكانيكية لمراحل مختلفة من المادة بدقة عالية وقياسات في الوقت المناسب.

هدف القياس

في هذا التطبيق ، نقيس الخواص الميكانيكية لعينة ميتالورجية متعددة الأطوار باستخدام أقوى جهاز اختبار ميكانيكي: NANOVEA PB1000.

هنا ، نعرض قدرة PB1000 في إجراء قياسات المسافة النانوية على مراحل متعددة (حبيبات) لسطح عينة كبير بدقة عالية وسهولة في الاستخدام باستخدام وحدة التحكم المتقدمة في الموضع.

نانوفيا

PB1000

شروط الاختبار

في هذه الدراسة ، نستخدم عينة معدنية ذات مراحل متعددة. تم صقل العينة إلى سطح يشبه المرآة قبل اختبارات المسافة البادئة. تم تحديد أربع مراحل في العينة ، وهي المرحلة 1 والمرحلة 2 والمرحلة 3 والمرحلة 4 كما هو موضح أدناه.

تعد وحدة التحكم المتقدمة في المرحلة أداة تنقل عينة بديهية تقوم تلقائيًا بضبط سرعة حركة العينة تحت المجهر الضوئي بناءً على موضع الماوس. كلما ابتعد الماوس عن مركز مجال الرؤية ، زادت سرعة تحرك المرحلة نحو اتجاه الماوس. يوفر هذا طريقة سهلة الاستخدام للتنقل عبر سطح العينة بأكمله وتحديد الموقع المقصود للاختبار الميكانيكي. يتم حفظ إحداثيات مواقع الاختبار وترقيمها ، جنبًا إلى جنب مع إعدادات الاختبار الفردية الخاصة بهم ، مثل الأحمال ومعدل التحميل / التفريغ وعدد الاختبارات في الخريطة وما إلى ذلك. مجالات الاهتمام بالمسافات البادئة وإجراء جميع اختبارات المسافة البادئة في مواقع مختلفة في وقت واحد ، مما يجعلها أداة مثالية للاختبار الميكانيكي للعينات المعدنية ذات المراحل المتعددة.

في هذه الدراسة ، حددنا المراحل المحددة للعينة تحت المجهر الضوئي المدمج في نانوفيا جهاز اختبار ميكانيكي مرقم في شكل 1. يتم حفظ إحداثيات المواقع المحددة ، متبوعة باختبارات تحديد المسافة النانوية التلقائية كلها مرة واحدة في ظل ظروف الاختبار الملخصة أدناه

شكل ١: تحديد موقع NANOINDENTATION على سطح العينة.

نتائج: دلالات نانوية على مراحل مختلفة

يتم عرض المسافات البادئة في المراحل المختلفة للعينة أدناه. نظهر أن التحكم في الموقف الممتاز لمرحلة العينة في نانوفيا اختبار ميكانيكي يسمح للمستخدمين بتحديد الموقع المستهدف بدقة لاختبار الخواص الميكانيكية.

تظهر منحنيات الحمل والإزاحة التمثيلية للمسافات البادئة في الشكل 2، والصلابة المقابلة ومعامل يونغ محسوبة باستخدام طريقة أوليفر وفار^ثالثا يتم تلخيصها ومقارنتها بـ الشكل 3.

ال المراحل 1 ، 2 ، 3 و 4 تمتلك متوسط صلابة ~ 5.4 و 19.6 و 16.2 و 7.2 جيجا باسكال ، على التوالي. الحجم الصغير نسبيًا لـ المراحل 2 يساهم في ارتفاع الانحراف المعياري للصلابة وقيم معامل يونغ.

الشكل 2: منحنيات تشريد الحمل
من NANOINDENTATIONS

الشكل 3: الصلابة والنموذج الشبابي لمراحل مختلفة

خاتمة

في هذه الدراسة ، عرضنا جهاز اختبار NANOVEA الميكانيكي الذي يقوم بقياسات المسافة النانوية على مراحل متعددة لعينة معدنية كبيرة باستخدام وحدة تحكم المرحلة المتقدمة. يسمح التحكم الدقيق في الموضع للمستخدمين بالتنقل بسهولة على سطح عينة كبير وتحديد مناطق الاهتمام مباشرة لقياسات المسافة النانوية.

يتم حفظ إحداثيات الموقع لجميع المسافات البادئة ثم يتم تنفيذها على التوالي. يجعل إجراء الاختبار هذا قياس الخواص الميكانيكية المحلية على نطاقات صغيرة ، على سبيل المثال العينة المعدنية متعددة الأطوار في هذه الدراسة ، والتي تستغرق وقتًا أقل بكثير وأكثر سهولة في الاستخدام. تعمل المراحل الصعبة 2 و 3 و 4 على تحسين الخواص الميكانيكية للعينة ، حيث تمتلك متوسط صلابة يبلغ حوالي 19.6 و 16.2 و 7.2 جيجا باسكال ، على التوالي ، مقارنة بـ ~ 5.4 جيجا باسكال في المرحلة 1.

تشتمل جميع وحدات Nano أو Micro أو Macro للأداة على المسافة البادئة المتوافقة مع ISO و ASTM وأوضاع اختبار الخدش والتآكل ، مما يوفر أوسع نطاق من الاختبارات وأكثرها سهولة في الاستخدام المتاح في نظام واحد. تعد مجموعة NANOVEA التي لا مثيل لها حلاً مثاليًا لتحديد النطاق الكامل من الخواص الميكانيكية للطلاء الرقيق أو السميك ، واللين أو الصلب ، والأغشية والركائز ، بما في ذلك الصلابة ، ومعامل يونغ ، ومتانة الكسر ، والالتصاق ، ومقاومة التآكل وغيرها الكثير.

أنا أوليفر ، مرحاض ؛ Pharr، GM، Journal of Materials Research.، Volume 19، Issue 1، Jan 2004، pp.3-20
ثانيا شوه ، كاليفورنيا ، المواد اليوم ، المجلد 9 ، العدد 5 ، مايو 2006 ، ص 32-40
ثالثا أوليفر ، مرحاض ؛ فار ، مدير عام ، مجلة أبحاث المواد ، المجلد 7 ، العدد 6 ، يونيو 1992 ، ص 1564-1583

الآن ، لنتحدث عن طلبك

حادث مباشرة

السيراميك: رسم خرائط سريع بميزة تحديد المسافة النانوية لاكتشاف الحبوب

مقدمة

nanoindentation أصبحت تقنية مطبقة على نطاق واسع لقياس السلوكيات الميكانيكية للمواد على نطاقات صغيرة^{أنا ثانيا}. يمكن لمنحنيات إزاحة الحمل عالية الدقة الناتجة عن قياس المسافة البادئة النانوية أن توفر مجموعة متنوعة من الخصائص الفيزيائية والميكانيكية، بما في ذلك الصلابة، ومعامل يونج، والزحف، وصلابة الكسر، وغيرها الكثير.

أهمية المسافة البادئة لرسم الخرائط السريعة

أحد الاختناقات الهامة لمزيد من تعميم تقنية النانو هو استهلاك الوقت. يمكن أن يستغرق رسم خرائط الخصائص الميكانيكية عن طريق إجراء الحفر النانوي التقليدي ساعات بسهولة مما يعيق تطبيق التقنية في صناعات الإنتاج الضخم، مثل أشباه الموصلات والفضاء والأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة والمنتجات الاستهلاكية مثل بلاط السيراميك وغيرها الكثير.

يمكن أن يكون التعيين السريع أمرًا ضروريًا في صناعة تصنيع بلاط السيراميك، ويمكن أن توفر تعيينات معامل الصلابة ويونغ عبر بلاطة سيراميك واحدة توزيعًا للبيانات التي تشير إلى مدى تجانس السطح. يمكن تحديد المناطق الأكثر ليونة على البلاط في هذه الخريطة وإظهار المواقع الأكثر عرضة للفشل من التأثيرات المادية التي تحدث على أساس يومي في مسكن شخص ما. يمكن إجراء التعيينات على أنواع مختلفة من البلاطات لإجراء دراسات مقارنة وعلى مجموعة من البلاطات المماثلة لقياس اتساق البلاط في عمليات مراقبة الجودة. يمكن أن يكون الجمع بين إعدادات القياسات شاملاً ودقيقًا وفعالاً باستخدام طريقة التعيين السريعة.

هدف القياس

في هذه الدراسة ، فإن Nanovea اختبار ميكانيكي، في وضع FastMap يتم استخدامه لرسم خريطة للخصائص الميكانيكية لبلاط الأرضية بسرعات عالية. نعرض قدرة جهاز الاختبار الميكانيكي Nanovea على إجراء تعيينين سريعين للمسافة النانوية بدقة عالية وإمكانية التكرار.

شروط الاختبار

تم استخدام جهاز اختبار Nanovea الميكانيكي لإجراء سلسلة من المسافات البادئة النانوية باستخدام وضع FastMap على بلاط الأرضية باستخدام مسافة بادئة من Berkovich. يتم تلخيص معلمات الاختبار أدناه لمصفوفتي المسافة البادئة اللتين تم إنشاؤهما.

الجدول 1: ملخص معلمة الاختبار.

النتائج والمناقشة 

الشكل 1: عرض ثنائي وثلاثي الأبعاد لرسم خرائط صلابة 625 مسافة بادئة.

الشكل 2: صورة مجهرية لمصفوفة ذات مسافة بادئة 625 تعرض الحبوب.

تم إجراء مصفوفة ذات مسافة بادئة 625 على 0.20 مم² منطقة بها حبوب كبيرة مرئية. كان لهذه الحبوب (الشكل 2) صلابة متوسطة أقل من السطح الكلي للبلاط. يسمح برنامج Nanovea الميكانيكي للمستخدم برؤية خريطة توزيع الصلابة في الوضع ثنائي وثلاثي الأبعاد الموضح في الشكل 1. وباستخدام التحكم عالي الدقة في الموضع لمرحلة العينة، يتيح البرنامج للمستخدمين استهداف مناطق مثل هذه للتعمق رسم خرائط الخواص الميكانيكية.

الشكل 3: عرض ثنائي وثلاثي الأبعاد لرسم خرائط صلابة 1600 مسافة بادئة.

الشكل 4: صورة مجهرية لمصفوفة ذات مسافة بادئة 1600.

تم أيضًا إنشاء مصفوفة ذات مسافة بادئة تبلغ 1600 مسافة على نفس البلاط لقياس تجانس السطح. هنا مرة أخرى، يتمتع المستخدم بالقدرة على رؤية توزيع الصلابة في الوضع ثلاثي الأبعاد أو ثنائي الأبعاد (الشكل 3) بالإضافة إلى صورة المجهر للسطح ذي المسافة البادئة. استناداً إلى توزيع الصلابة المقدم، يمكن أن نستنتج أن المادة مسامية بسبب التشتت المتساوي لنقاط بيانات الصلابة العالية والمنخفضة.

بالمقارنة مع إجراءات التحسس النانوي التقليدية، فإن وضع FastMap في هذه الدراسة أقل استهلاكًا للوقت وأكثر فعالية من حيث التكلفة. فهو يتيح رسم خرائط كمية سريعة للخصائص الميكانيكية بما في ذلك الصلابة ومعامل يونغ ويوفر حلاً للكشف عن الحبوب واتساق المواد وهو أمر بالغ الأهمية لمراقبة الجودة لمجموعة متنوعة من المواد في الإنتاج الضخم.

خاتمة

في هذه الدراسة، عرضنا قدرة جهاز الاختبار الميكانيكي Nanovea على إجراء رسم خرائط سريع ودقيق للمسافة النانوية باستخدام وضع FastMap. تستخدم خرائط الخصائص الميكانيكية الموجودة على بلاط السيراميك التحكم في موضع المراحل (بدقة 0.2 ميكرومتر) وحساسية وحدة القوة لاكتشاف حبيبات السطح وقياس تجانس السطح بسرعة عالية.

تم تحديد معلمات الاختبار المستخدمة في هذه الدراسة بناءً على حجم المصفوفة ومواد العينة. يمكن اختيار مجموعة متنوعة من معلمات الاختبار لتحسين إجمالي وقت دورة المسافة البادئة إلى 3 ثوانٍ لكل مسافة بادئة (أو 30 ثانية لكل 10 مسافات بادئة).

تشتمل جميع وحدات Nano وMicro في جهاز اختبار Nanovea الميكانيكي على المسافة البادئة المتوافقة مع ISO وASTM، وأوضاع اختبار الخدش والتآكل، مما يوفر نطاقًا أوسع وأكثر سهولة في الاستخدام من الاختبارات المتاحة في نظام واحد. يعد نطاق Nanovea الذي لا مثيل له حلاً مثاليًا لتحديد النطاق الكامل للخصائص الميكانيكية للطلاءات والأغشية والركائز الرقيقة أو السميكة أو الناعمة أو الصلبة، بما في ذلك الصلابة، ومعامل Young، وصلابة الكسر، والالتصاق، ومقاومة التآكل وغيرها الكثير.

بالإضافة إلى ذلك، يتوفر ملف تعريف عدم الاتصال ثلاثي الأبعاد ووحدة AFM للتصوير ثلاثي الأبعاد عالي الدقة للمسافة البادئة والخدش ومسار التآكل بالإضافة إلى قياسات السطح الأخرى مثل الخشونة.

المؤلف: دوانجي لي، دكتوراه، مراجعة بيير ليرو وجوسلين إسبارزا

تقييم صلابة الأنسجة البيولوجية باستخدام Nanoindentation

أهمية التأثر النانوي للأنسجة البيولوجية

تتطلب الاختبارات الميكانيكية التقليدية (الصلابة والالتصاق والضغط والثقب وقوة الخضوع وما إلى ذلك) دقة وموثوقية أكبر في بيئات مراقبة الجودة الحالية مع مجموعة واسعة من المواد المتقدمة من الأنسجة إلى المواد الهشة. فشلت الأجهزة الميكانيكية التقليدية في توفير التحكم الدقيق في الحمل والدقة المطلوبة للمواد المتقدمة. تتطلب التحديات المرتبطة بالمواد الحيوية تطوير اختبارات ميكانيكية قادرة على التحكم الدقيق في الحمل على المواد شديدة الليونة. تتطلب هذه المواد أحمال اختبار منخفضة للغاية مع نطاق عمق كبير لضمان قياس الممتلكات المناسب. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إجراء العديد من أنواع الاختبارات الميكانيكية المختلفة على نظام واحد مما يسمح بوظائف أكبر. يوفر هذا مجموعة من القياسات المهمة على المواد الحيوية بما في ذلك الصلابة ومعامل المرونة ومعامل الفقد والتخزين والزحف بالإضافة إلى مقاومة الخدش ونقاط فشل قوة الخضوع.

 

هدف القياس

في هذا التطبيق ، يتم استخدام جهاز اختبار Nanovea الميكانيكي في وضع المسافة النانوية لدراسة معامل الصلابة والمرونة لثلاث مناطق منفصلة من بدائل المواد الحيوية على الدهون ، واللحوم الخفيفة ، ومناطق اللحوم المظلمة في بروسسيوتو.

تستند المسافة البادئة بالنانو إلى معايير المسافة البادئة الآلية ASTM E2546 و ISO 14577. وهي تستخدم طرقًا راسخة حيث يتم دفع طرف indenter من الهندسة المعروفة إلى موقع معين من مادة الاختبار مع زيادة الحمل الطبيعي المتحكم فيه. عند الوصول إلى أقصى عمق محدد مسبقًا ، يتم تقليل الحمل العادي حتى يحدث الاسترخاء التام. يتم تطبيق الحمل بواسطة مشغل بيزو ويتم قياسه في حلقة مضبوطة بخلية تحميل عالية الحساسية. أثناء التجارب ، تتم مراقبة موضع indenter بالنسبة لسطح العينة باستخدام مستشعر سعوي عالي الدقة. توفر منحنيات الحمل والإزاحة الناتجة بيانات خاصة بالطبيعة الميكانيكية للمادة المختبرة. النماذج القائمة تحسب الصلابة الكمية وقيم المعامل باستخدام البيانات المقاسة. المسافة النانوية مناسبة لحمل منخفض وقياسات عمق الاختراق بمقاييس نانومتر.

النتائج والمناقشة

تعرض هذه الجداول أدناه القيم المقاسة للصلابة ومعامل يونغ بمتوسطات وانحرافات معيارية. قد تسبب خشونة السطح العالية اختلافات كبيرة في النتائج بسبب حجم المسافة البادئة الصغيرة.

تحتوي منطقة الدهون على حوالي نصف صلابة مناطق اللحوم. تسببت معالجة اللحوم في أن تكون منطقة اللحم الداكنة أصعب من منطقة اللحم الفاتحة. معامل المرونة والصلابة لهما علاقة مباشرة بشعور الفم بمضغ مناطق الدهون واللحوم. تستمر منطقة الدهون واللحوم الخفيفة في الزحف بمعدل أعلى من اللحوم الداكنة بعد 60 ثانية.

النتائج التفصيلية - الدهون

النتائج التفصيلية - لحم خفيف

النتائج التفصيلية - اللحوم الداكنة

خاتمة

في هذا التطبيق، Nanovea اختبار ميكانيكي في وضع nanoindentation، تم تحديد الخواص الميكانيكية بشكل موثوق لمناطق الدهون واللحوم مع التغلب على خشونة سطح العينة العالية. وقد أظهر هذا القدرة الواسعة التي لا مثيل لها للاختبار الميكانيكي لشركة Nanovea. يوفر النظام في الوقت نفسه قياسات دقيقة للخصائص الميكانيكية للمواد شديدة الصلابة والأنسجة البيولوجية الناعمة.

تضمن خلية الحمل في التحكم في الحلقة المغلقة مع جدول بيزو قياسًا دقيقًا للمواد الهلامية الصلبة أو اللينة من 1 إلى 5 كيلو باسكال. باستخدام نفس النظام ، من الممكن اختبار المواد الحيوية بأحمال أعلى تصل إلى 400 نيوتن. يمكن استخدام التحميل متعدد الدورات لاختبار الإجهاد ويمكن الحصول على معلومات قوة الخضوع في كل منطقة باستخدام طرف ماسي أسطواني مسطح. بالإضافة إلى ذلك ، باستخدام التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) ، يمكن تقييم خواص المرونة اللزجة ومعايير التخزين بدقة عالية باستخدام التحكم في حمل الحلقة المغلقة. تتوفر أيضًا الاختبارات في درجات حرارة مختلفة وتحت السوائل على نفس النظام.

لا يزال جهاز الاختبار الميكانيكي لـ Nanovea هو الأداة المتفوقة لتطبيقات البوليمر / الهلام البيولوجية واللينة.

الآن ، لنتحدث عن طلبك

حادث مباشرة

تقييم صلابة الأسنان باستخدام Nanoindentation

أهمية الإسناد النانوي للمواد الحيوية

 
مع العديد من الاختبارات الميكانيكية التقليدية (الصلابة ، والالتصاق ، والضغط ، والثقب ، وقوة الخضوع ، وما إلى ذلك) ، تتطلب بيئات مراقبة الجودة اليوم مع المواد الحساسة المتقدمة ، من المواد الهلامية إلى المواد الهشة ، دقة أكبر وتحكمًا في الموثوقية. فشلت الأجهزة الميكانيكية التقليدية في توفير التحكم الدقيق في الحمل والقرار المطلوب ؛ مصممة لاستخدامها في المواد السائبة. نظرًا لأن حجم المواد التي يتم اختبارها أصبح ذا أهمية أكبر ، فقد تم تطوير nanoindentation قدمت طريقة موثوقة للحصول على المعلومات الميكانيكية الأساسية على الأسطح الأصغر مثل البحث الذي يتم إجراؤه باستخدام المواد الحيوية. تتطلب التحديات المرتبطة بالمواد الحيوية تطوير اختبار ميكانيكي قادر على التحكم الدقيق في الحمل على المواد شديدة الليونة والهشة. أيضًا ، هناك حاجة إلى أدوات متعددة لإجراء العديد من الاختبارات الميكانيكية التي يمكن إجراؤها الآن على نظام واحد. يوفر Nanoindentation نطاقًا واسعًا من القياس بدقة دقيقة عند الأحمال التي يتم التحكم فيها بالنانو للتطبيقات الحساسة.

 

 

هدف القياس

في هذا التطبيق ، فإن Nanovea اختبار ميكانيكي، في وضع Nanoindentation، يتم استخدامه لدراسة صلابة ومعامل المرونة في العاج، والتسوس، ولب الأسنان. الجانب الأكثر أهمية في اختبار Nanoindentation هو تأمين العينة، هنا أخذنا سنًا مقطعًا ومثبتًا بالإيبوكسي تاركين المناطق الثلاثة محل الاهتمام مكشوفة للاختبار.

 

 

النتائج والمناقشة

يتضمن هذا القسم جدولًا ملخصًا يقارن النتائج الرقمية الرئيسية للعينات المختلفة ، متبوعة بقوائم النتائج الكاملة ، بما في ذلك كل مسافة بادئة يتم إجراؤها ، مصحوبة بصور ميكروية للمسافة البادئة ، عند توفرها. تعرض هذه النتائج الكاملة القيم المقاسة لمعامل الصلابة ومعامل يونغ مثل عمق الاختراق بمتوسطاتها وانحرافاتها المعيارية. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن الاختلاف الكبير في النتائج يمكن أن يحدث في حالة أن خشونة السطح في نفس نطاق حجم المسافة البادئة.

جدول ملخص للنتائج الرقمية الرئيسية:

 

 

خاتمة

في الختام ، لقد أوضحنا كيف أن جهاز اختبار Nanovea الميكانيكي ، في وضع Nanoindentation ، يوفر قياسًا دقيقًا للخصائص الميكانيكية للسن. يمكن استخدام البيانات في تطوير حشوات تتوافق بشكل أفضل مع الخصائص الميكانيكية للأسنان الحقيقية. تتيح قدرة تحديد المواقع لجهاز الفحص الميكانيكي Nanovea رسم خرائط كاملة لصلابة الأسنان عبر المناطق المختلفة.

باستخدام نفس النظام ، من الممكن اختبار صلابة كسر مادة الأسنان عند الأحمال العالية التي تصل إلى 200 نيوتن. يمكن استخدام اختبار تحميل متعدد الدورات على المزيد من المواد المسامية لتقييم المستوى المتبقي من المرونة. يمكن أن يعطي استخدام طرف ماسي أسطواني مسطح معلومات عن قوة الخضوع في كل منطقة. بالإضافة إلى ذلك ، باستخدام التحليل الميكانيكي الديناميكي DMA ، يمكن تقييم خصائص المرونة اللزجة بما في ذلك معاملات الفقد والتخزين.

تعتبر وحدة Nanovea nano مثالية لهذه الاختبارات لأنها تستخدم استجابة ملاحظات فريدة للتحكم بدقة في الحمل المطبق. لهذا السبب ، يمكن أيضًا استخدام وحدة النانو لإجراء اختبار دقيق للخدش. تضيف دراسة مقاومة الخدش والتآكل لمواد الأسنان ومواد الحشو إلى الفائدة الإجمالية للفاحص الميكانيكي. سيسمح استخدام طرف حاد بحجم 2 ميكرون للمقارنة الكمية للتشوه على مواد الحشو بالتنبؤ بشكل أفضل بالسلوك في التطبيقات الحقيقية. يعد التآكل متعدد التمريرات أو اختبار التآكل الدوراني المباشر أيضًا من الاختبارات الشائعة التي توفر معلومات مهمة عن الصلاحية طويلة المدى.

الآن ، لنتحدث عن طلبك

حادث مباشرة