USA/GLOBAL: +1-949-461-9292
EUROPA: +39-011-3052-794
de_DE DE
de_DE DE en_US EN es_MX ES fr_FR FR it_IT IT zh_CN ZH ja JA pt_BR PT tr_TR TR ko_KR KO pl_PL PL ar AR
KONTAKT US

Kategorie: Mechanische Hochtemperaturprüfung

 

Kratzhärte bei hohen Temperaturen mit einem Tribometer

HOHE TEMPERATUR-RITZHÄRTE

MIT EINEM TRIBOMETER

Vorbereitet von

DUANJIE, PhD

EINFÜHRUNG

Die Härte misst die Widerstandsfähigkeit von Materialien gegen dauerhafte oder plastische Verformung. Ursprünglich von dem deutschen Mineralogen Friedrich Mohs im Jahr 1820 entwickelt, bestimmt die Ritzhärteprüfung die Härte eines Materials gegenüber Kratzern und Abrieb durch Reibung mit einem scharfen Gegenstand1. Die Mohs'sche Skala ist ein Vergleichsindex und keine lineare Skala. Daher wurde eine genauere und qualitative Messung der Ritzhärte entwickelt, die in der ASTM-Norm G171-03 beschrieben ist.2. Es misst die durchschnittliche Breite des von einem Diamantstift erzeugten Kratzers und berechnet die Ritzhärtezahl (HSP).

BEDEUTUNG DER MESSUNG DER RITZHÄRTE BEI HOHEN TEMPERATUREN

Die Auswahl der Werkstoffe richtet sich nach den Einsatzanforderungen. Bei Anwendungen, die mit erheblichen Temperaturschwankungen und thermischen Gradienten verbunden sind, ist es von entscheidender Bedeutung, die mechanischen Eigenschaften von Materialien bei hohen Temperaturen zu untersuchen, um die mechanischen Grenzen genau zu kennen. Werkstoffe, insbesondere Polymere, werden bei hohen Temperaturen normalerweise weicher. Viele mechanische Ausfälle werden durch Kriechverformung und thermische Ermüdung verursacht, die nur bei hohen Temperaturen auftreten. Daher ist ein zuverlässiges Verfahren zur Messung der Härte bei hohen Temperaturen erforderlich, um die richtige Auswahl der Materialien für Hochtemperaturanwendungen zu gewährleisten.

MESSZIEL

In dieser Studie misst das NANOVEA T50 Tribometer die Kratzhärte einer Teflonprobe bei verschiedenen Temperaturen von Raumtemperatur bis 300 °C. Die Fähigkeit zur Durchführung von Kratzhärtemessungen bei hohen Temperaturen zeichnet das NANOVEA aus Tribometer ein vielseitiges System zur tribologischen und mechanischen Bewertung von Materialien für Hochtemperaturanwendungen.

NANOVEA

T50

MEHR LERNEN

TESTBEDINGUNGEN

Mit dem NANOVEA T50 Free Weight Standard Tribometer wurden die Ritzhärtetests an einer Teflonprobe bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur (RT) und 300°C durchgeführt. Teflon hat einen Schmelzpunkt von 326,8°C. Es wurde ein konischer Diamantstift mit einem Scheitelwinkel von 120° und einem Spitzenradius von 200 µm verwendet. Die Teflonprobe wurde auf dem rotierenden Probentisch mit einem Abstand von 10 mm zur Tischmitte fixiert. Die Probe wurde in einem Ofen aufgeheizt und bei Temperaturen von RT, 50°C, 100°C, 150°C, 200°C, 250°C und 300°C geprüft.

PRÜFPARAMETER

der Hochtemperatur-Ritzhärtemessung

NORMALE KRAFT 2 N
GLEITGESCHWINDIGKEIT 1 mm/s
GLEITSTRECKE 8 mm pro Temperatur
ATMOSPHÄRE Luft
TEMPERATUR RT, 50°C, 100°C, 150°C, 200°C, 250°C, 300°C.

ERGEBNISSE & DISKUSSION

Die Kratzspurprofile der Teflonprobe bei verschiedenen Temperaturen sind in ABBILDUNG 1 dargestellt, um die Kratzhärte bei verschiedenen erhöhten Temperaturen zu vergleichen. Die Materialanhäufung an den Ritzspurkanten bildet sich, wenn der Stift mit einer konstanten Last von 2 N in die Teflonprobe eindringt und das Material in der Ritzspur zur Seite drückt und verformt.

Die Kratzspuren wurden unter dem Lichtmikroskop untersucht, wie in ABBILDUNG 2 dargestellt. Die gemessenen Kratzspurbreiten und berechneten Ritzhärtezahlen (HSP) sind in ABBILDUNG 3 zusammengefasst und verglichen. Die mit dem Mikroskop gemessene Kratzspurbreite stimmt mit der mit dem NANOVEA Profiler gemessenen überein - die Teflonprobe weist bei höheren Temperaturen eine größere Kratzspurbreite auf. Die Kratzspurbreite steigt von 281 auf 539 µm, wenn die Temperatur von RT auf 300oC ansteigt, was zu einem Rückgang des HSP von 65 auf 18 MPa führt.

Die Ritzhärte bei erhöhten Temperaturen kann mit dem NANOVEA T50 Tribometer mit hoher Präzision und Wiederholbarkeit gemessen werden. Es bietet eine alternative Lösung zu anderen Härtemessungen und macht die NANOVEA Tribometer zu einem kompletten System für umfassende tribomechanische Hochtemperaturauswertungen.

ABBILDUNG 1: Kratzspurprofile nach den Ritzhärtetests bei verschiedenen Temperaturen.

ABBILDUNG 2: Kratzspuren unter dem Mikroskop nach den Messungen bei verschiedenen Temperaturen.

ABBILDUNG 3: Entwicklung der Kratzspurbreite und der Kratzhärte in Abhängigkeit von der Temperatur.

SCHLUSSFOLGERUNG

In dieser Studie zeigen wir, wie das NANOVEA Tribometer die Ritzhärte bei erhöhten Temperaturen in Übereinstimmung mit der ASTM G171-03 misst. Die Prüfung der Ritzhärte bei konstanter Belastung bietet eine einfache Lösung für den Vergleich der Härte von Materialien mit dem Tribometer. Die Möglichkeit, Ritzhärtemessungen bei erhöhten Temperaturen durchzuführen, macht das NANOVEA Tribometer zu einem idealen Werkzeug für die Bewertung der tribomechanischen Eigenschaften von Materialien bei hohen Temperaturen.

Tribometer bieten präzise und wiederholbare Verschleiß- und Reibungstests mit ISO- und ASTM-konformen Rotations- und Linearmodi, wobei optionale Module für Hochtemperaturverschleiß, Schmierung und Tribokorrosion in einem vorintegrierten System erhältlich sind. Ein optionaler berührungsloser 3D-Profiler ist für hohe

1 Wredenberg, Fredrik; PL Larsson (2009). "Kratzprüfung von Metallen und Polymeren: Experiments and numerics". Wear 266 (1-2): 76
2 ASTM G171-03 (2009), "Standard Test Method for Scratch Hardness of Materials Using a Diamond Stylus".

UND NUN ZU IHRER BEWERBUNG

LIVE CHAT

Präzise lokalisierte Glasübergänge mit Nanoindentation DMA

Präzise lokalisierte Glasübergänge mit Nanoindentation DMA

Mehr erfahren
 
Stellen Sie sich ein Szenario vor, in dem eine Schüttgutprobe gleichmäßig und mit konstanter Geschwindigkeit erhitzt wird. Wenn ein Schüttgut erwärmt wird und sich seinem Schmelzpunkt nähert, beginnt es seine Steifigkeit zu verlieren. Wenn periodische Eindrücke (Härteprüfungen) mit der gleichen Zielkraft durchgeführt werden, sollte die Tiefe jedes Eindrucks ständig zunehmen, da die Probe weicher wird (siehe Abbildung 1). Dies setzt sich fort, bis die Probe zu schmelzen beginnt. An diesem Punkt ist eine starke Zunahme der Tiefe pro Eindruck zu beobachten. Auf der Grundlage dieses Konzepts kann die Phasenveränderung in einem Material durch dynamische Schwingungen mit einer festen Kraftamplitude und die Messung der Auslenkung, d. h. die Dynamisch-Mechanische Analyse (DMA), beobachtet werden.   Lesen Sie über den präzisen lokalisierten Glasübergang!

Messung der Spannungsrelaxation mittels Nanoindentation

Mehr erfahren

UND NUN ZU IHRER BEWERBUNG

LIVE CHAT

ASTM D7187 Temperatureffekt durch Nanoscratching

Nach ASTM D7187 spielt die Kratz- und Abriebfestigkeit des Lacks eine entscheidende Rolle für seine Endanwendung. Autolacke, die anfällig für Kratzer sind, lassen sich nur schwer und kostspielig warten und reparieren. Um die beste Kratz- und Marmorierfestigkeit zu erreichen, wurden verschiedene Beschichtungsarchitekturen für Grundierung, Basislack und Klarlack entwickelt. Nanoscratch-Prüfung wurde als Standardtestmethode zur Messung der mechanischen Aspekte des Kratz-/Marschverhaltens von Lackbeschichtungen entwickelt, wie in ASTM D7187 beschrieben. Während des Kratztests treten verschiedene elementare Verformungsmechanismen, nämlich elastische Verformung, plastische Verformung und Bruch, bei unterschiedlichen Belastungen auf. Sie ermöglicht eine quantitative Bewertung der plastischen Beständigkeit und der Bruchfestigkeit der Farbbeschichtungen.

ASTM D7187 Temperatureffekt durch Nanoscratching

Mechanische Eigenschaften von Teflon bei hohen Temperaturen

Bei erhöhten Temperaturen verändert Hitze die mechanischen Eigenschaften von Teflon wie Härte und Viskoelastizität, was zu mechanischen Ausfällen führen kann. Eine zuverlässige Messung des thermomechanischen Verhaltens von Polymermaterialien ist erforderlich, um die Kandidatenmaterialien für Hochtemperaturanwendungen quantitativ zu bewerten. Der Nanomodul des Nanovea Mechanischer Tester untersucht die Härte, den Elastizitätsmodul und das Kriechen, indem die Last mit einem hochpräzisen Piezo aufgebracht und die Entwicklung von Kraft und Verschiebung gemessen wird. Ein fortschrittlicher Ofen erzeugt während des gesamten Nanoindentationstests eine gleichmäßige Temperatur rund um die Eindruckspitze und die Probenoberfläche, um den Effekt der thermischen Drift zu minimieren.

Mechanische Eigenschaften von Teflon bei hohen Temperaturen durch Nanoindentation

Thermomechanische Analyse von Lötmitteln mittels Nanoindentation

Lötverbindungen sind thermischen und/oder äußeren Belastungen ausgesetzt, wenn die Temperatur 0,6 % übersteigt. Tm wobei Tm ist der Schmelzpunkt des Werkstoffs in Kelvin. Das Kriechverhalten von Loten bei erhöhten Temperaturen kann die Zuverlässigkeit von Lötverbindungen direkt beeinflussen.  Daher ist eine zuverlässige und quantitative thermomechanische Analyse des Lots bei verschiedenen Temperaturen erforderlich. Der Nanomodul des Nanovea Mechanischer Tester Über einen hochpräzisen Piezo wird die Last aufgebracht und die Kraft- und Wegentwicklung direkt gemessen. Der fortschrittliche Heizofen sorgt für eine gleichmäßige Temperatur an der Spitze und der Probenoberfläche, was die Messgenauigkeit gewährleistet und den Einfluss thermischer Drift minimiert.

Thermomechanische Analyse von Lötmitteln mittels Nanoindentation

 

Hochtemperatur-Tribologie

Kratzhärte bei hohen Temperaturen mit Tribometer

Die Auswahl der Werkstoffe richtet sich nach den Einsatzanforderungen. Bei Anwendungen, die mit erheblichen Temperaturschwankungen und thermischen Gradienten verbunden sind, ist es von entscheidender Bedeutung, die mechanischen Eigenschaften von Materialien bei hohen Temperaturen zu untersuchen, um die mechanischen Grenzen genau zu kennen. Werkstoffe, insbesondere Polymere, werden bei hohen Temperaturen normalerweise weicher. Viele mechanische Ausfälle werden durch Kriechverformung und thermische Ermüdung verursacht, die nur bei hohen Temperaturen auftreten. Daher ist ein zuverlässiges Verfahren zur Messung der Ritzhärte bei hohen Temperaturen erforderlich, um die richtige Auswahl der Materialien für Hochtemperaturanwendungen zu gewährleisten.

Kratzhärte bei hohen Temperaturen mit Tribometer

 

Urheberrecht © 2024 Nanovea. Alle Rechte vorbehalten.