{"id":8556,"date":"2020-07-01T17:51:05","date_gmt":"2020-07-01T17:51:05","guid":{"rendered":"https:\/\/nanovea.com\/?p=8556"},"modified":"2023-11-13T23:22:00","modified_gmt":"2023-11-13T23:22:00","slug":"hochgeschwindigkeits-nanoindentationskartierung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/nanovea.com\/de\/high-speed-nanoindentation-mapping\/","title":{"rendered":"Keramiken: Nanoindentation - Schnelles Mapping zur Kornerkennung"},"content":{"rendered":"
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EINF\u00dcHRUNG<\/strong><\/em><\/h2>\n

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Nanoindentation<\/a> hat sich zu einer weit verbreiteten Technik zur Messung des mechanischen Verhaltens von Materialien in kleinen Ma\u00dfst\u00e4ben entwickelti ii<\/sup>. Die hochaufl\u00f6senden Last-Verschiebungs-Kurven einer Nanoindentationsmessung k\u00f6nnen eine Vielzahl physikalisch-mechanischer Eigenschaften liefern, darunter H\u00e4rte, Elastizit\u00e4tsmodul, Kriechen, Bruchz\u00e4higkeit und viele andere.<\/p>\n

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Bedeutung der schnellen Mapping-Einr\u00fcckung<\/strong><\/em><\/p>\n

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Ein wesentlicher Engpass f\u00fcr die weitere Popularisierung der Nanoindentationstechnik ist der Zeitaufwand. Eine Kartierung mechanischer Eigenschaften durch herk\u00f6mmliche Nanoindentationsverfahren kann leicht Stunden dauern, was die Anwendung der Technik in Massenproduktionsindustrien wie Halbleiter, Luft- und Raumfahrt, MEMS, Konsumg\u00fcter wie Keramikfliesen und vielen anderen behindert.<\/p>\n

Eine schnelle Kartierung kann sich in der Industrie zur Herstellung von Keramikfliesen als unerl\u00e4sslich erweisen. Die Kartierung von H\u00e4rte und Elastizit\u00e4tsmodul \u00fcber eine einzelne Keramikfliese hinweg kann eine Datenverteilung darstellen, die anzeigt, wie homogen die Oberfl\u00e4che ist. Weichere Bereiche auf einer Kachel k\u00f6nnen in dieser Kartierung umrissen werden und Orte zeigen, die anf\u00e4lliger f\u00fcr Ausf\u00e4lle durch physische Einwirkungen sind, die t\u00e4glich in der Wohnung einer Person auftreten. F\u00fcr Vergleichsstudien k\u00f6nnen Zuordnungen f\u00fcr verschiedene Fliesentypen und f\u00fcr eine Charge \u00e4hnlicher Fliesen zur Messung der Fliesenkonsistenz in Qualit\u00e4tskontrollprozessen erstellt werden. Die Kombination von Messaufbauten kann mit der schnellen Mapping-Methode sowohl umfangreich als auch genau und effizient sein.<\/p>\n

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MESSZIEL<\/strong><\/em><\/h2>\n

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In dieser Studie wird die Nanovea Mechanischer Tester<\/a>, im FastMap-Modus wird verwendet, um die mechanischen Eigenschaften einer Bodenfliese bei hohen Geschwindigkeiten abzubilden. Wir demonstrieren die Leistungsf\u00e4higkeit des Nanovea Mechanical Tester bei der Durchf\u00fchrung von zwei schnellen Nanoindentations-Mappings mit hoher Pr\u00e4zision und Reproduzierbarkeit.<\/p>\n

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Testbedingungen<\/strong><\/em><\/p>\n

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Der Nanovea Mechanical Tester wurde verwendet, um eine Reihe von Nanoindentationen im FastMap-Modus auf einer Bodenfliese mit einem Berkovich-Eindringk\u00f6rper durchzuf\u00fchren. Nachfolgend sind die Testparameter f\u00fcr die beiden erstellten Eindruckmatrizen zusammengefasst.<\/p>\n

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Tabelle 1: Zusammenfassung der Testparameter.<\/em><\/h6>\n

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ERGEBNISSE & DISKUSSION\u00a0<\/strong><\/em><\/h2>\n

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Abbildung 1: 2D- und 3D-Ansicht der 625-Eindruck-H\u00e4rtekartierung.<\/em><\/h6>\n

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Abbildung 2: Mikroaufnahme einer Matrix mit 625 Vertiefungen, die die K\u00f6rnung zeigt.<\/em><\/h6>\n

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Eine 625-Indent-Matrix wurde auf einem 0,20-mm-Ger\u00e4t durchgef\u00fchrt2 <\/sup>Bereich mit einer gro\u00dfen sichtbaren K\u00f6rnung vorhanden. Diese K\u00f6rnung (Abbildung 2) hatte eine durchschnittliche H\u00e4rte, die geringer war als die Gesamtoberfl\u00e4che der Fliese. Mit der Nanovea Mechanical-Software kann der Benutzer die H\u00e4rteverteilungskarte im 2D- und 3D-Modus anzeigen, die in Abbildung 1 dargestellt ist. Mithilfe der hochpr\u00e4zisen Positionssteuerung des Probentisches erm\u00f6glicht die Software dem Benutzer, Bereiche wie diese in der Tiefe anzuvisieren Kartierung mechanischer Eigenschaften.<\/p>\n

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Abbildung 3: 2D- und 3D-Ansicht der 1600-Eindruck-H\u00e4rtekartierung.<\/em><\/h6>\n

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Abbildung 4: Mikroskopaufnahme einer 1600-Einr\u00fcckungsmatrix.<\/i><\/h6>\n

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Auf derselben Fliese wurde auch eine 1600-Indent-Matrix erstellt, um die Homogenit\u00e4t der Oberfl\u00e4che zu messen. Auch hier hat der Benutzer die M\u00f6glichkeit, die H\u00e4rteverteilung im 3D- oder 2D-Modus (Abbildung 3) sowie das Mikroskopbild der vertieften Oberfl\u00e4che zu sehen. Basierend auf der dargestellten H\u00e4rteverteilung kann aufgrund der gleichm\u00e4\u00dfigen Streuung der Datenpunkte mit hoher und niedriger H\u00e4rte geschlossen werden, dass das Material por\u00f6s ist.<\/p>\n

Im Vergleich zu herk\u00f6mmlichen Nanoindentationsverfahren ist der FastMap-Modus in dieser Studie wesentlich weniger zeitaufw\u00e4ndig und kosteng\u00fcnstiger. Es erm\u00f6glicht eine schnelle quantitative Kartierung mechanischer Eigenschaften, einschlie\u00dflich H\u00e4rte und Elastizit\u00e4tsmodul, und bietet eine L\u00f6sung zur Kornerkennung und Materialkonsistenz, die f\u00fcr die Qualit\u00e4tskontrolle einer Vielzahl von Materialien in der Massenproduktion von entscheidender Bedeutung ist.<\/p>\n

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SCHLUSSFOLGERUNG<\/strong><\/em><\/h2>\n

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In dieser Studie haben wir die Leistungsf\u00e4higkeit des Nanovea Mechanical Tester bei der Durchf\u00fchrung einer schnellen und pr\u00e4zisen Nanoindentationskartierung im FastMap-Modus demonstriert. Die Karten der mechanischen Eigenschaften auf der Keramikfliese nutzen die Positionskontrolle (mit einer Genauigkeit von 0,2 \u00b5m) der Tische und die Empfindlichkeit des Kraftmoduls, um Oberfl\u00e4chenk\u00f6rner zu erkennen und die Homogenit\u00e4t einer Oberfl\u00e4che mit hoher Geschwindigkeit zu messen.<\/p>\n

Die in dieser Studie verwendeten Testparameter wurden anhand der Gr\u00f6\u00dfe der Matrix und des Probenmaterials bestimmt. Es k\u00f6nnen verschiedene Testparameter ausgew\u00e4hlt werden, um die gesamte Eindringzykluszeit auf 3 Sekunden pro Eindringung (oder 30 Sekunden f\u00fcr alle 10 Eindringungen) zu optimieren.<\/p>\n

Die Nano- und Mikromodule des Nanovea Mechanical Tester umfassen alle ISO- und ASTM-konforme Eindring-, Kratz- und Verschlei\u00dftestmodi und bieten so das umfassendste und benutzerfreundlichste Testspektrum, das in einem einzigen System verf\u00fcgbar ist. Das un\u00fcbertroffene Sortiment von Nanovea ist eine ideale L\u00f6sung zur Bestimmung des gesamten Spektrums mechanischer Eigenschaften von d\u00fcnnen oder dicken, weichen oder harten Beschichtungen, Filmen und Substraten, einschlie\u00dflich H\u00e4rte, Elastizit\u00e4tsmodul, Bruchz\u00e4higkeit, Haftung, Verschlei\u00dffestigkeit und vielen anderen.<\/p>\n

Dar\u00fcber hinaus sind ein optionaler ber\u00fchrungsloser 3D-Profiler und ein AFM-Modul f\u00fcr die hochaufl\u00f6sende 3D-Bildgebung von Eindr\u00fccken, Kratzern und Verschlei\u00dfspuren zus\u00e4tzlich zu anderen Oberfl\u00e4chenmessungen wie Rauheit erh\u00e4ltlich.<\/p>\n

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Autor: Duanjie Li, PhD \u00dcberarbeitet von Pierre Leroux und Jocelyn Esparza<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

INTRODUCTION   Nanoindentation has become a widely applied technique for measuring mechanical behaviors of materials at small scalesi ii. The high-resolution load-displacement curves from a nanoindentation measurement can provide a variety of physicomechanical properties, including hardness, Young\u2019s modulus, creeping, fracture toughness and many others.     Importance of Fast Mapping Indentation   One significant bottleneck […]<\/p>\n","protected":false},"author":7,"featured_media":8640,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[7,338,349,337],"tags":[],"class_list":["post-8556","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-application-notes","category-indentation-hardness-elastic","category-laboratory-testing","category-mechanical-testing"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8556","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/7"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=8556"}],"version-history":[{"count":112,"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8556\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":23474,"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8556\/revisions\/23474"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/8640"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=8556"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=8556"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=8556"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}