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AR Catégorie : Indentation | Ténacité à la rupture
Microparticules : Résistance à la compression et micro indentation
MICROPARTICULES
RÉSISTANCE À LA COMPRESSION ET MICRO INDENTATION
EN TESTANT LES SELS
Auteur :
Jorge Ramirez
Révisé par :
Jocelyn Esparza
INTRODUCTION
La résistance à la compression est devenue vitale pour la mesure du contrôle de la qualité dans le développement et l'amélioration des microparticules et des microéléments (piliers et sphères) nouveaux et existants que l'on voit aujourd'hui. Les microparticules ont des formes et des tailles variées et peuvent être développées à partir de céramiques, de verre, de polymères et de métaux. Elles sont utilisées, entre autres, pour l'administration de médicaments, l'amélioration de la saveur des aliments et les formulations de béton. Le contrôle des propriétés mécaniques des microparticules ou des microéléments est essentiel à leur succès et nécessite la capacité de caractériser quantitativement leur intégrité mécanique.
IMPORTANCE DE LA PROFONDEUR PAR RAPPORT À LA RÉSISTANCE À LA COMPRESSION DE LA CHARGE
Les instruments de mesure de la compression standard ne sont pas capables de supporter de faibles charges et ne fournissent pas de données adéquates. données de profondeur pour les microparticules. En utilisant Nano ou Microindentation, la résistance à la compression des nano ou microparticules (molles ou dures) peut être mesurée avec précision et précision.
OBJECTIF DE MESURE
Dans cette note d'application, nous mesurons la résistance à la compression du sel avec le site Testeur mécanique NANOVEA en mode micro indentation.
NANOVEA
CB500
CONDITIONS DE TEST
force maximale
30 N
taux de charge
60 N/min
taux de déchargement
60 N/min
type de pénétrateur
Poinçon plat
Acier | 1mm de diamètre
Courbes de charge en fonction de la profondeur
Résultats et discussion
Hauteur, force de rupture et résistance pour la particule 1 et la particule 2.
La rupture des particules a été déterminée comme étant le point où la pente initiale de la courbe force/profondeur commence à diminuer sensiblement, ce qui montre que le matériau a atteint un point de rupture et n'est plus capable de résister aux forces de compression appliquées. Une fois la limite d'élasticité dépassée, la profondeur de l'indentation commence à augmenter de manière exponentielle pendant toute la durée de la période de chargement. Ces comportements peuvent être observés dans Courbes de charge en fonction de la profondeur pour les deux échantillons.
CONCLUSION
En conclusion, nous avons montré comment le NANOVEA Testeur Méchanique en mode micro indentation est un excellent outil pour tester la résistance à la compression des microparticules. Bien que les particules testées soient faites du même matériau, on soupçonne que les différents points de rupture mesurés dans cette étude sont probablement dus à des microfissures préexistantes dans les particules et à des tailles de particules différentes. Il est à noter que pour les matériaux fragiles, des capteurs d'émission acoustique sont disponibles pour mesurer le début de la propagation des fissures pendant un essai.
Le site NANOVEA Testeur Méchanique offre des résolutions de déplacement en profondeur jusqu'au niveau sub-nanométrique,
ce qui en fait un excellent outil pour l'étude des microparticules ou des caractéristiques très fragiles. Pour les matériaux mous et fragiles
des matériaux, des charges allant jusqu'à 0,1 mN sont possibles avec notre module de nano-indentation.
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Améliorer les procédures d'exploitation minière grâce à la micro-indexation
RECHERCHE EN MICROINDENTATION ET CONTRÔLE DE QUALITÉ
La mécanique des roches est l'étude du comportement mécanique des masses rocheuses et est appliquée dans les industries de l'exploitation minière, du forage, de la production de réservoirs et de la construction civile. L'instrumentation avancée permettant de mesurer avec précision les propriétés mécaniques permet d'améliorer les pièces et les procédures dans ces industries. La compréhension de la mécanique des roches à l'échelle microscopique permet d'assurer le succès des procédures de contrôle de la qualité.
Microindentation est un outil essentiel pour les études liées à la mécanique des roches. Ces techniques font progresser les techniques d'excavation en permettant de mieux comprendre les propriétés de la masse rocheuse. La microindentation est utilisée pour améliorer les têtes de forage, ce qui permet d'améliorer les procédures d'exploitation minière. La microindentation a été utilisée pour étudier la formation de craie et de poudre à partir de minéraux. Les études de microindentation peuvent porter sur la dureté, le module d'Young, le fluage, la contrainte-déformation, la résistance à la rupture et la compression avec un seul instrument.
OBJECTIF DE MESURE
Dans cette application, le Nanovea testeur mécanique mesure la dureté Vickers (Hv), le module d'Young et la ténacité d'un échantillon de roche minérale. La roche est composée de biotite, de feldspath et de quartz qui forment le composite granitique standard. Chacun est testé séparément.
RÉSULTATS ET DISCUSSION
Cette section comprend un tableau récapitulatif qui compare les principaux résultats numériques pour les différents échantillons, suivi des listes de résultats complets, incluant chaque indentation réalisée, accompagnée de micrographies de l'indentation, lorsqu'elles sont disponibles. Ces résultats complets présentent les valeurs mesurées de la dureté et du module d'Young ainsi que la profondeur de pénétration (Δd) avec leurs moyennes et leurs écarts types. Il faut considérer que de grandes variations dans les résultats peuvent se produire dans le cas où la rugosité de surface est dans la même gamme de taille que l'indentation.
Tableau récapitulatif des principaux résultats numériques pour la dureté et la résistance à la rupture
CONCLUSION
Le testeur mécanique Nanovea démontre la reproductibilité et la précision des résultats d'indentation sur la surface dure d'une roche minérale. La dureté et le module de Young de chaque matériau constituant le granit ont été mesurés directement à partir des courbes de profondeur en fonction de la charge. La surface rugueuse a nécessité des essais à des charges plus élevées qui ont pu provoquer des microfissures. La microfissuration expliquerait certaines des variations observées dans les mesures. Les fissures n'étaient pas perceptibles par une observation microscopique standard en raison de la surface rugueuse de l'échantillon. Par conséquent, il n'est pas possible de calculer les chiffres traditionnels de ténacité à la rupture qui nécessitent des mesures de la longueur des fissures. Au lieu de cela, nous avons utilisé le système pour détecter l'initiation des fissures à travers les dislocations dans les courbes de profondeur par rapport à la charge tout en augmentant les charges.
Les charges de seuil de rupture ont été rapportées aux charges où les défaillances se sont produites. Contrairement aux essais traditionnels de ténacité à la rupture qui mesurent simplement la longueur de la fissure, on obtient une charge à laquelle la rupture seuil commence. De plus, l'environnement contrôlé et étroitement surveillé permet de mesurer la dureté afin de l'utiliser comme valeur quantitative pour comparer divers échantillons.
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Résistance aux rayures des protections d'écran de téléphone portable
Résistance aux rayures des protections d'écran de téléphone portable
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Importance de tester les protections d'écran
Bien que les écrans de téléphone soient conçus pour résister aux chocs et aux rayures, ils sont toujours susceptibles d'être endommagés. L'utilisation quotidienne du téléphone provoque leur usure, c'est-à-dire l'accumulation de rayures et de fissures. Comme la réparation de ces écrans peut être coûteuse, les protections d'écran sont un élément de prévention des dommages abordable, couramment acheté et utilisé pour augmenter la durabilité d'un écran.
En utilisant le module macro du testeur mécanique Nanovea PB1000 en conjonction avec le capteur d'émissions acoustiques (AE), nous pouvons clairement identifier les charges critiques auxquelles les protections d'écran présentent une défaillance en raison de l'essai de rayure1 afin de créer une étude comparative entre deux types de protections d'écran.
Deux types courants de matériaux de protection d'écran sont le TPU (polyuréthane thermoplastique) et le verre trempé. Le verre trempé est considéré comme le meilleur des deux car il offre une meilleure protection contre les chocs et les rayures. Cependant, il est aussi le plus cher. Les protections d'écran en TPU, quant à elles, sont moins chères et constituent un choix populaire pour les consommateurs qui préfèrent les protections d'écran en plastique. Étant donné que les protections d'écran sont conçues pour absorber les rayures et les impacts et qu'elles sont généralement composées de matériaux aux propriétés fragiles, les essais de rayures contrôlés associés à la détection in situ de l'EA constituent une configuration d'essai optimale pour déterminer les charges auxquelles les défaillances cohésives (par exemple, fissuration, écaillage et fracture) et/ou les défaillances adhésives (par exemple, délamination et écaillage) se produisent.
Objectif de la mesure
Dans cette étude, trois tests de rayures ont été effectués sur deux protections d'écran commerciales différentes en utilisant le module macro du testeur mécanique PB1000 de Nanovea. En utilisant un capteur d'émissions acoustiques et un microscope optique, les charges critiques auxquelles chaque protection d'écran a présenté une ou plusieurs défaillances ont été identifiées.
Procédure d'essai et procédures
Le testeur mécanique Nanovea PB1000 a été utilisé pour tester deux protections d'écran appliquées sur l'écran d'un téléphone et serrées sur une table à capteur de friction. Les paramètres de test pour toutes les rayures sont présentés dans le tableau 1 ci-dessous.
Résultats et discussion
Les protections d'écran étant fabriquées dans des matériaux différents, elles présentaient toutes des types de défaillances différents. Une seule défaillance critique a été observée pour la protection d'écran en TPU, tandis que la protection d'écran en verre trempé en présentait deux. Les résultats pour chaque échantillon sont présentés dans le tableau 2 ci-dessous. La charge critique #1 est définie comme la charge à laquelle les protections d'écran ont commencé à montrer des signes de rupture cohésive au microscope. La charge critique #2 est définie par le premier changement de pic observé dans les données du graphique des émissions acoustiques.
Pour le protecteur d'écran TPU, la charge critique #2 correspond à l'emplacement de la rayure où le protecteur a commencé à se détacher visiblement de l'écran du téléphone. Une rayure est apparue à la surface de l'écran du téléphone lorsque la charge critique #2 a été dépassée pour le reste des tests de rayures. Pour la protection d'écran en verre trempé, la charge critique #1 correspond à l'endroit où les fractures radiales ont commencé à apparaître. La charge critique #2 se produit vers la fin de la rayure à des charges plus élevées. L'émission acoustique est d'une magnitude plus importante que celle du protecteur d'écran TPU, mais l'écran du téléphone n'a subi aucun dommage. Dans les deux cas, la charge critique #2 correspond à un changement important de la profondeur, indiquant que le pénétrateur a percé le protecteur d'écran.
Conclusion
Dans cette étude, nous présentons la capacité du testeur mécanique Nanovea PB1000 à effectuer des tests de rayures contrôlés et répétables et à utiliser simultanément la détection d'émissions acoustiques pour identifier avec précision les charges auxquelles la rupture adhésive et cohésive se produit dans les protections d'écran en TPU et en verre trempé. Les données expérimentales présentées dans ce document confirment l'hypothèse initiale selon laquelle le verre trempé est le plus performant pour la prévention des rayures sur les écrans de téléphone.
Le testeur mécanique Nanovea offre des capacités de mesure précises et reproductibles de l'indentation, des rayures et de l'usure à l'aide de modules Nano et Micro conformes aux normes ISO et ASTM. Le Testeur Méchanique est un système complet, ce qui en fait la solution idéale pour déterminer la gamme complète des propriétés mécaniques des revêtements, films et substrats fins ou épais, souples ou durs.
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Essai de flexion à 3 points par microindentation
Dans cette application, le système Nanovea Testeur Méchanique, dans Microindentation est utilisé pour mesurer la résistance à la flexion (à l'aide du pliage en 3 points) d'échantillons de tiges de différentes tailles (pâtes) afin de présenter une gamme de données. Deux diamètres différents ont été choisis pour démontrer les caractéristiques élastiques et fragiles. En utilisant un pénétrateur à pointe plate pour appliquer une charge ponctuelle, nous déterminons la rigidité (module de Young) et identifions les charges critiques auxquelles l'échantillon se fracture.
