DE 
EN 
ES 
FR 
IT 
ZH 
JA 
PT 
TR 
KO 
PL 
AR 
ADVANCED
Kompakt
MODULAR
GROSSE PLATFORM
Nanoindentation
Überblick über die Nanoindentation
Die Nanoindentation ist ein leistungsfähiges Werkzeug zur Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen auf kleinen Längenskalen. Sie ermöglicht Forschern die Messung und Analyse von Materialeigenschaften wie Härte, Elastizitätsmodul, Bruchzähigkeit, Streckgrenze und Ermüdung mit bisher unerreichter Genauigkeit und Präzision. Die Nanoindentation ist auch ein wichtiges Mittel zur Simulation von realen Bedingungen wie hohen oder niedrigen Temperaturen, Flüssigkeiten, Feuchtigkeit oder Vakuum. Es stehen verschiedene Eindringkörpertypen zur Verfügung, um unterschiedliche Probenformen und -größen zu berücksichtigen und gleichzeitig konsistente Ergebnisse für ein breites Spektrum von Materialien wie Polymere, Metalle, Verbundwerkstoffe und Keramik zu erzielen.
Inhaltsübersicht
Grenzen der traditionellen Eindringtests
Herkömmliche Eindringtests sind nur begrenzt in der Lage, Materialeigenschaften auf kleinen Längenskalen zu messen. Außerdem liefern sie keine genauen und präzisen Ergebnisse für Materialien mit unterschiedlichen Formen und Größen sowie für komplexe Verbundwerkstoffe oder Keramiken. Die Nanoindentation ist eine fortschrittlichere Prüfmethode, die den Forschern die Möglichkeit bietet, Materialeigenschaften wie Härte, Elastizitätsmodul, Bruchzähigkeit, Streckgrenze und Ermüdung mit größerer Genauigkeit und Präzision zu messen und zu analysieren als herkömmliche Eindringtests. Außerdem lassen sich damit reale Bedingungen wie hohe oder niedrige Temperaturen, Flüssigkeiten, Feuchtigkeit oder Vakuum simulieren. Es können verschiedene Eindringkörpertypen verwendet werden, um unterschiedliche Probenformen und -größen zu berücksichtigen und dennoch konsistente Ergebnisse für ein breites Spektrum von Materialien wie Polymere, Metalle, Verbundwerkstoffe und Keramik zu erzielen.
Vorteile der Nanoindentation
Die Nanoindentation ist ein leistungsfähiges Instrument zur Charakterisierung von Materialien im Nanometerbereich. Sie bietet Forschern eine Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Eindringtests, darunter größere Genauigkeit und Präzision bei der Messung von Materialeigenschaften wie Härte, Elastizitätsmodul, Bruchzähigkeit, Streckgrenze und Ermüdung. Die Nanoindentation bietet auch Flexibilität bei der Auswahl des Eindringkörpers, um unterschiedliche Probenformen und -größen zu berücksichtigen und dennoch konsistente Ergebnisse für eine Vielzahl von Materialien wie Polymere, Metalle, Verbundwerkstoffe und Keramik zu liefern. Darüber hinaus ermöglicht sie die Simulation realer Bedingungen, wie z. B. hohe oder niedrige Temperaturen, das Eintauchen in Flüssigkeiten oder Feuchtigkeit/Vakuum. Damit ist die Nanoindentation zu einem unschätzbaren Werkzeug für die genaue Bewertung des Materialverhaltens im Nanobereich geworden.
Vorteile des NANOVEA Piezoaktors mit unabhängigen Last- und Tiefensensoren im Vergleich zum Spulenaktuator
NANOVEA Piezoaktoren mit unabhängigen Last- und Tiefensensoren sind den herkömmlichen Spulenaktoren in vielerlei Hinsicht überlegen. Dieses System verwendet piezoelektrische Stapel, die in der Lage sind, hohe Kräfte mit einer Auflösung im Nanometerbereich zu erzeugen. Die Piezoaktoren bieten eine bessere Kontrolle und Reproduzierbarkeit, da sie die Kraft und die Verschiebung in Echtzeit messen können, was eine präzise Anpassung während der Tests ermöglicht. Darüber hinaus weisen Piezoaktoren einen weitaus geringeren Geräuschpegel auf als Spulenaktoren, so dass präzisere Messungen möglich sind.
EINDRINGGENAUIGKEIT
DRUCKKRAFTMESSDOSE
EINDRINGGENAUIGKEIT
DRUCKKRAFTMESSDOSE
NANOINDENTATIONSTESTS ENTDECKEN
MIT MECHANISCHEN PRÜFGERÄTEN VON NANOVEA
Merkmale der NANOVEA Nanoindentations-Software
- Rezepte
- Rohdaten und Bilder exportieren
- Echtzeit-Anzeige
- Automatische Berichterstattung
- Mehrsprachige Unterstützung
- Vergleich von Kurven und Ergebnissen für dieselben oder mehrere Stichproben
- DMA und kontinuierliche Steifigkeit
- Echte Tiefen- und Lastrückkopplungssteuerung Belastung
NANOVEA Fortschrittliche Nanoindentationsautomatisierung
- FastMap: Kartierung von Härte und Elastizitätsmodul (3 Sekunden pro Eindruck)
- Broadview Map Selection Tool: Erweitertes Mapping im zusammengefügten Bild
- Automatisierte Mehrprobenprüfung (verarbeitet Höhenunterschiede von bis zu 50 mm)
- Navigation Plus: Benutzerfreundliches Oberflächen-Navigationsbild
- Schnelle Annäherung, automatische Oberflächenerkennung und automatische Analyse
- Direkte einfache Kalibrierungswerkzeuge für Last und Tiefe
- Funktion für einen einzigen Einzugsbereich (Europäisches Patent Nr. 3076153)
- Quantifizierbare Qualitätskontrolle für Eindringkörper (Europäisches Patent Nr. 3076153)
- Wizard (zum Patent angemeldet): Automatischer Generator für Testparameter
- Speicherbare Rezepte für alle Makros programmiert
Normen
Nanovea führt Kratztests unter Einhaltung etablierter Normen durch, um genaue und zuverlässige Ergebnisse für die Bewertung der mechanischen Eigenschaften von Materialien zu gewährleisten, und bietet darüber hinaus maßgeschneiderte Testlösungen für spezielle Anwendungen.
- ASTM E384 - Standard Test Method for Microindentation Hardness of Materials
- ASTM G171 - Standardprüfverfahren für die Ritzhärte von Werkstoffen mit einem Diamantstichel
- ASTM E2546 - Standardverfahren für die instrumentierte Eindringprüfung
- ASTM B933 - Standardprüfverfahren für die Mikroindentationshärte von pulvermetallurgischen Werkstoffen (PM)
- ASTM D4065 - Standardverfahren für Kunststoffe: Dynamisch-mechanische Eigenschaften: Bestimmung und Bericht über Verfahren
- ISO 14577 - Metallische Werkstoffe - Instrumentierte Eindringprüfung für Härte und Werkstoffparameter
- DIN 50359 - Universalhärteprüfung an metallischen Werkstoffen - Kalibrierung von Vergleichskörpern
Simulation von Bedingungen in der realen Welt
Hohe und niedrige Temperatur, Flüssigkeit, Luftfeuchtigkeit und Vakuum
HOHE TEMPERATUR
KLEINE TEMPERATUR
FLÜSSIGKEIT
FEUCHTIGKEIT
VACUUM
Nanoindentationstests sind zu einer wichtigen Technik für die Untersuchung der mechanischen Eigenschaften verschiedener Materialien in kleinem Maßstab geworden. Die Genauigkeit solcher Tests hängt jedoch von der Simulation realer Bedingungen ab. Hier kommen die Simulation von hohen und niedrigen Temperaturen, flüssigen Umgebungen und Vakuum ins Spiel. Diese Faktoren haben einen erheblichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften der untersuchten Materialien. So können beispielsweise Tieftemperaturprüfungen Aufschluss über das Materialverhalten bei Tiefsttemperaturen geben, die für viele Industrie- und Raumfahrtanwendungen relevant sind. Ebenso kann die Untersuchung von Materialien in feuchten und flüssigen Umgebungen die Bedingungen simulieren, denen die Materialien in biologischen Anwendungen ausgesetzt sind. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, diese realen Faktoren in die Nanoindentationsprüfung einzubeziehen, um die Genauigkeit zu erhöhen und ein besseres Verständnis der Leistungsfähigkeit und des Verhaltens von Materialien zu gewinnen.
Mess- und Analysetechniken bei der Nanoindentation
Die Nanoindentation ist eine vielseitige Technik, die es Forschern ermöglicht, verschiedene Materialeigenschaften auf der Nanoskala zu analysieren. Zu den Eigenschaften, die bei der Nanoindentation analysiert werden, gehören Härte, Elastizitätsmodul und ihre Beziehung zu Temperatur oder Feuchtigkeit. Kriechen, Spannungsrelaxation unter konstanter Last und Tiefenkontrolle sowie Spannungs-Dehnungs-Kurven, die aus kontinuierlichen Steifigkeits- (CSM) und Mehrfachbelastungszyklen abgeleitet werden, werden ebenfalls untersucht. Andere Eigenschaften wie Erholungstiefe, Wiederherstellungsverhältnis, Verlust- und Speichermodul, Bruchzähigkeit, Streckgrenze und Kompression können untersucht werden.
Darüber hinaus kann die Nanoindentation zur Untersuchung von Ermüdung, Durchstoßfestigkeit, Adhäsionsklebrigkeit und dynamisch-mechanischer Analyse (DMA) verwendet werden, indem Frequenz- und Temperatursweeps durchgeführt werden. Die Martens-Härte in Abhängigkeit von der Tiefe, plastische und elastische Verformungen und die visuelle Vickers-Härte gehören zu den weiteren Eigenschaften, die durch Nanoindentation bewertet werden können. Diese breite Palette von Eigenschaften macht die Nanoindentation zu einem leistungsstarken Werkzeug für die Charakterisierung von Materialien und das Verständnis ihres Verhaltens unter verschiedenen Bedingungen.
Härte und Elastizitätsmodul
Die Nanoindentationsprüfung ist ein Verfahren zur Messung der mechanischen Eigenschaften eines Werkstoffs im Nanobereich. Zwei wichtige Parameter, die bei Nanoindentationstests ermittelt werden, sind Härte und Elastizitätsmodul. Die Härte bezieht sich in diesem Zusammenhang auf die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegenüber plastischer Verformung durch eine Eindrückung. Der Elastizitätsmodul hingegen beschreibt die Fähigkeit eines Materials, elastischer Verformung zu widerstehen. Zusammen können diese beiden Maße wichtige Informationen über das mechanische Verhalten eines Materials liefern, insbesondere bei kleinen Längenskalen, bei denen herkömmliche mechanische Prüfverfahren möglicherweise nicht anwendbar sind. Diese Werte haben einen erheblichen Einfluss auf die Eigenschaften eines Materials in verschiedenen Anwendungen, einschließlich der Leistung von Beschichtungen, dünnen Schichten und anderen nanostrukturierten Materialien.
Bruchzähigkeit
Die Bruchzähigkeit ist ein wichtiger Aspekt der Materialwissenschaft, insbesondere im Bereich der Nanoindentationstests. Dieser Parameter misst den Widerstand eines Materials gegen die Entstehung und Ausbreitung von Rissen unter einer bestimmten Belastung. In der Welt der Nanotechnologie, in der die Werkstoffe immer kleiner und komplexer werden, war das Verständnis der Bruchzähigkeit von Werkstoffen noch nie so wichtig wie heute. Die Nanoindentationsprüfung ist eine weit verbreitete Technik zur Messung der Bruchzähigkeit, da sie einen Einblick in die Nanostruktur und das mechanische Verhalten des Materials im Submikrometerbereich ermöglicht. Durch das Aufbringen einer bestimmten Last auf einen nanoskaligen Eindringkörper kann man die Rissbildung und -ausbreitung im Material beobachten, was wertvolle Informationen über die Bruchzähigkeit liefert.
Streckgrenze und Ermüdung
Streckgrenze und Ermüdung gehören zu den wichtigsten Eigenschaften, die mit der Nanoindentation gemessen werden. Die Streckgrenze ist die Belastung, bei der ein Material beginnt, sich plastisch zu verformen, während die Ermüdung die Fähigkeit von Materialien misst, einem strukturellen Zusammenbruch bei wiederholter Belastung zu widerstehen, was zu einer fortschreitenden Schädigung führt.
Kriechen und Relaxation
Kriechen und Relaxation sind zwei wichtige mechanische Eigenschaften, die bei Nanoindentationsprüfungen gemessen werden können. Kriechen bezieht sich auf die allmähliche Verformung eines Materials im Laufe der Zeit aufgrund einer konstanten Belastung, während sich Relaxation auf die Abnahme der Spannung im Laufe der Zeit unter einer konstanten Belastung bezieht. Beide Eigenschaften können durch Nanoindentationstests analysiert werden, wodurch Forscher das Verhalten von Materialien unter verschiedenen Bedingungen besser verstehen können.
Messung von Spannung und Dehnung
Die Messung von Spannung und Dehnung ist ein wesentlicher Bestandteil des Nanoindentationsprüfverfahrens und liefert wertvolle Informationen über das Verformungsverhalten der Probe unter einer aufgebrachten Last. Die Spannung ist die Kraft pro Flächeneinheit, die auf die Probe einwirkt, während die Dehnung die resultierende Verformung darstellt. Zusammen geben sie Aufschluss über das Verhalten des Materials, einschließlich Steifigkeit und Härte. Bei der Nanoindentationsprüfung ist die Fähigkeit, Spannung und Dehnung genau zu messen, entscheidend für das Verständnis und die Vorhersage der Reaktion des Materials auf äußere Kräfte.
Verlust- und Speichermodul
Zwei weitere wichtige Parameter, die sich aus der Nanoindentationsprüfung ableiten lassen, sind der Verlustmodul und der Speichermodul. Der Verlustmodul ist ein Maß für die Energie, die während der Verformung verloren geht, und hängt mit der Fähigkeit des Materials zusammen, Schwingungen zu dämpfen. Der Speichermodul hingegen ist ein Maß für die während der Verformung gespeicherte Energie und steht im Zusammenhang mit der Steifigkeit des Materials. Zusammen liefern diese Eigenschaften den Forschern wichtige Informationen über die elastischen und viskoelastischen Eigenschaften von Materialien.
Durch genaue und präzise Messungen der beschriebenen Parameter können Forscher und Ingenieure Materialien entwerfen und optimieren, die bestimmte mechanische Anforderungen erfüllen.
Eindringkörper-Typen
Nanoindentationstests sind ein wertvolles Instrument für Forscher, die die mechanischen Eigenschaften von extrem kleinen Materialien messen wollen. Mit Hilfe verschiedener Arten von Eindringkörpern können Forscher die Härte und andere Eigenschaften von Materialien genau und präzise messen. Vickers- und Berkovich-Eindringkörper werden häufig zur Messung der Härte und des Elastizitätsmoduls an einer Vielzahl weicher und harter Materialien verwendet. Der Vickers-Eindringkörper ist widerstandsfähiger bei hohen Belastungen und der Berkovich-Eindringkörper ist empfindlicher gegenüber dünneren Schichten. Würfelecken können bei geringeren Kräften zur Messung der Bruchzähigkeit verwendet werden, und konisch-kugelförmige Eindringkörper werden bei weichen Metallen und Kunststoffen eingesetzt. Die konisch-kugelförmigen Eindringkörper bieten auch einen breiteren Kontakt bei der Messung von Materialien mit hoher Porosität. Der Knoop-Eindringkörper ähnelt dem Vickers-Eindringkörper, hat aber eine längliche Form. Dies ermöglicht die Messung von Härteunterschieden in verschiedenen Richtungen, z. B. bei Materialien mit Fasern. Flache Eindringkörper eignen sich hervorragend für die Zerkleinerung kleiner Partikel oder für die Messung der Streckgrenze einer Vielzahl von Materialien. Spezielle Messerdiamanten können verwendet werden, um das Versagen von zylindrischen Teilen wie Glasfasern zu prüfen. Jeder Eindringkörper hat seine eigenen, einzigartigen Eigenschaften, und die Forscher müssen sorgfältig den richtigen Eindringkörper für ihre spezifische Anwendung auswählen, um genaue und präzise Daten zu erhalten. Die Nanoindentationsprüfung ist eine leistungsstarke Methode, die wertvolle analytische Daten für Forschungsprozesse liefert und genauere Messungen der mechanischen Eigenschaften von Materialien ermöglicht.
Schlussfolgerung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Nanoindentation ein leistungsfähiges Instrument zur Messung und Analyse der Eigenschaften von Werkstoffen auf atomarer Ebene ist. Aufgrund ihrer hohen Präzision und Genauigkeit bietet sie viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Eindringtests. Bei der großen Anzahl von Variablen und Prüfparametern kann es jedoch schwierig sein, das richtige Set für Ihre Anwendung auszuwählen, um genaue Ergebnisse zu erzielen. Zum Glück können unsere sachkundigen NANOVEA-Vertreter Sie bei der Auswahl geeigneter Mess- und Analysetechniken beraten und reale Bedingungen wie hohe oder niedrige Temperaturen, Flüssigkeiten, Feuchtigkeit und Vakuum simulieren. Nutzen Sie jetzt unseren Live-Chat, oder verwenden Sie das Kontaktformular für ein ausführliches Beratungsgespräch. Wir freuen uns darauf, bald von Ihnen zu hören!
