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AR Categoria: Test di laboratorio
Misurazione ciclica di stress e deformazione mediante nanoindentazione
Misurazione ciclica di stress e deformazione mediante nanoindentazione
Per saperne di più
Importanza della nanoindentazione
Misure di rigidità continue (CSM) ottenute da nanoindentazione rivela la relazione sforzo-deformazione dei materiali con metodi minimamente invasivi. A differenza dei metodi tradizionali di prova di trazione, la nanoindentazione fornisce dati di sollecitazione-deformazione su scala nanometrica senza la necessità di uno strumento di grandi dimensioni. La curva sforzo-deformazione fornisce informazioni cruciali sulla soglia tra comportamento elastico e plastico quando il campione è soggetto a carichi crescenti. Il CSM consente di determinare la tensione di snervamento di un materiale senza l'ausilio di apparecchiature pericolose.
La nanoindentazione offre un metodo affidabile e facile da usare per studiare rapidamente i dati di sollecitazione-deformazione. Inoltre, la misurazione del comportamento sforzo-deformazione su scala nanometrica consente di studiare importanti proprietà su piccoli rivestimenti e particelle nei materiali in via di perfezionamento. La nanoindentazione fornisce informazioni sul limite elastico e sul carico di snervamento, oltre a durezza, modulo elastico, creep, tenacità alla frattura, ecc. e ciò la rende uno strumento metrologico versatile.
I dati di sollecitazione-deformazione forniti dalla nanoindentazione in questo studio identificano il limite elastico del materiale pur penetrando solo 1,2 micron nella superficie. Utilizziamo la CSM per determinare come si sviluppano le proprietà meccaniche dei materiali man mano che un penetratore si spinge in profondità nella superficie. Ciò è particolarmente utile nelle applicazioni con film sottili, dove le proprietà possono dipendere dalla profondità. La nanoindentazione è un metodo minimamente invasivo per confermare le proprietà dei materiali nei campioni di prova.
Il test CSM è utile per misurare le proprietà del materiale in funzione della profondità. È possibile eseguire prove cicliche a carichi costanti per determinare proprietà più complesse del materiale. Ciò può essere utile per studiare la fatica o eliminare l'effetto della porosità per ottenere il vero modulo elastico.
Obiettivo di misurazione
In questa applicazione, il tester meccanico Nanovea utilizza il CSM per studiare la durezza e il modulo elastico in funzione della profondità e dei dati di sollecitazione-deformazione su un campione di acciaio standard. L'acciaio è stato scelto per le sue caratteristiche comunemente riconosciute per mostrare il controllo e l'accuratezza dei dati di sollecitazione-deformazione su scala nanometrica. È stata utilizzata una punta sferica con un raggio di 5 micron per raggiungere sollecitazioni sufficientemente elevate oltre il limite elastico dell'acciaio.
Condizioni e procedure di prova
Sono stati utilizzati i seguenti parametri di indentazione:
Risultati:
L'aumento del carico durante le oscillazioni fornisce la seguente curva di profondità rispetto al carico. Sono state condotte oltre 100 oscillazioni durante il carico per trovare i dati di sollecitazione-deformazione man mano che il penetratore penetra nel materiale.
Abbiamo determinato le sollecitazioni e le deformazioni in base alle informazioni ottenute ad ogni ciclo. Il carico massimo e la profondità ad ogni ciclo ci permettono di calcolare la sollecitazione massima applicata al materiale in ogni ciclo. La deformazione è calcolata in base alla profondità residua ad ogni ciclo, a seguito dello scarico parziale. Questo ci permette di calcolare il raggio dell'impronta residua dividendo il raggio della punta per ottenere il fattore di deformazione. Il grafico delle sollecitazioni rispetto alle deformazioni del materiale mostra le zone elastiche e plastiche con le corrispondenti sollecitazioni elastiche limite. I nostri test hanno determinato che la transizione tra le zone elastiche e plastiche del materiale è di circa 0,076 deformazioni con un limite elastico di 1,45 GPa.
Ogni ciclo agisce come una singola rientranza, per cui, aumentando il carico, si eseguono prove a varie profondità controllate nell'acciaio. In questo modo, la durezza e il modulo elastico in funzione della profondità possono essere tracciati direttamente dai dati ottenuti per ogni ciclo.
Man mano che il penetratore penetra nel materiale, la durezza aumenta e il modulo elastico diminuisce.
Conclusione
Abbiamo dimostrato che il tester meccanico Nanovea fornisce dati affidabili sulla sollecitazione-deformazione. L'uso di una punta sferica con indentazione CSM consente di misurare le proprietà del materiale in condizioni di maggiore stress. Il carico e il raggio del penetratore possono essere modificati per testare vari materiali a profondità controllate. I tester meccanici Nanovea consentono di eseguire test di indentazione da una gamma di mN a 400N.
Fallimento del rivestimento scanalato dello stent mediante test di nano graffiatura
Lo stent a rilascio di farmaco è un approccio innovativo nella tecnologia degli stent. Possiede un rivestimento polimerico biodegradabile e biocompatibile che rilascia farmaci in modo lento e continuo nell'arteria locale per inibire l'ispessimento intimale e prevenire un nuovo blocco dell'arteria. Una delle maggiori preoccupazioni è la delaminazione del rivestimento polimerico che trasporta lo strato a rilascio di farmaco dal substrato metallico dello stent. Per migliorare l'adesione di questo rivestimento al substrato, lo stent è stato progettato con forme diverse. In particolare, in questo studio, il rivestimento polimerico si trova in fondo alla scanalatura del filo metallico, il che comporta un'enorme sfida per la misurazione dell'adesione. È necessaria una tecnica affidabile per misurare quantitativamente la forza interfacciale tra il rivestimento polimerico e il substrato metallico. La forma particolare e il diametro ridotto della maglia dello stent (paragonabile a un capello umano) richiedono una precisione laterale X-Y ultrafine per individuare la posizione di prova e un controllo e una misurazione adeguati del carico e della profondità durante la prova.
Fallimento del rivestimento scanalato dello stent mediante test di nano graffiatura
Nanoindentazione a umidità controllata di film polimerici
Le proprietà meccaniche del polimero vengono modificate dall'aumento dell'umidità ambientale. Gli effetti transitori dell'umidità, noti anche come effetti meccano-sorbenti, si manifestano quando il polimero assorbe un elevato contenuto di umidità e sperimenta un comportamento di creep accelerato. L'aumento della creep compliance è il risultato di complessi effetti combinati come l'aumento della mobilità molecolare, l'invecchiamento fisico indotto dall'assorbimento e i gradienti di stress indotti dall'assorbimento.
Pertanto, è necessario un test affidabile e quantitativo (nanoindentazione per umidità) dell'influenza indotta dall'assorbimento sul comportamento meccanico dei materiali polimerici a diversi livelli di umidità. Il modulo Nano del tester meccanico Nanovea applica il carico mediante un piezo di alta precisione e misura direttamente l'evoluzione della forza e dello spostamento. L'umidità uniforme viene creata intorno alla punta di indentazione e alla superficie del campione da un involucro di isolamento, che garantisce l'accuratezza della misura e riduce al minimo l'influenza della deriva causata dal gradiente di umidità.
Prestazioni di rigidità delle setole della spazzola con il tribometro
I pennelli sono tra gli strumenti più semplici e diffusi al mondo. Possono essere utilizzati per rimuovere materiale (spazzolino da denti, spazzola per archeologia, spazzola per smerigliatrice), applicare materiale (pennello per pittura, pennello per trucco, pennello per doratura), pettinare i filamenti o aggiungere un disegno. A causa delle forze meccaniche e abrasive su di essi, i pennelli devono essere costantemente sostituiti dopo un uso moderato. Ad esempio, le testine degli spazzolini dovrebbero essere sostituite ogni tre o quattro mesi a causa dello sfilacciamento dovuto all'uso ripetuto. Se i filamenti delle fibre dello spazzolino sono troppo rigidi, si rischia di consumare il dente vero e proprio invece della placca morbida. Se le fibre dello spazzolino sono troppo morbide, lo spazzolino perde più rapidamente la sua forma. Per progettare spazzolini che soddisfino al meglio le loro esigenze, è necessario comprendere le variazioni di curvatura dello spazzolino, nonché l'usura e il cambiamento generale della forma dei filamenti in diverse condizioni di carico.
Prestazioni di rigidità delle setole della spazzola con il tribometro
Tribologia a bassa temperatura
Per comprendere meglio le prestazioni tribologiche dei materiali per applicazioni sotto zero, è necessaria una misurazione affidabile della tribologia a bassa temperatura, del coefficiente di attrito statico e dinamico, COF, e del comportamento all'usura. La misura fornisce uno strumento utile per correlare le proprietà di attrito con l'influenza di vari fattori, come le reazioni all'interfaccia, le caratteristiche di interconnessione della superficie, la coesione dei film superficiali e persino le microscopiche giunzioni statiche solide tra le superfici a basse temperature.
Fallimento della macroadesione di DLC
punte e cuscinetti. In queste condizioni estreme, una sufficiente forza coesiva e adesiva del sistema rivestimento/substrato diventa fondamentale. Per selezionare il miglior substrato metallico per l'applicazione desiderata e per stabilire un processo di rivestimento coerente per il DLC, è fondamentale sviluppare una tecnica affidabile per valutare quantitativamente la coesione e il fallimento dell'adesione di diversi sistemi di rivestimento DLC.
Durezza del graffio ad alta temperatura con il tribometro
I materiali vengono selezionati in base ai requisiti di servizio. Per le applicazioni che comportano variazioni significative di temperatura e gradienti termici, è fondamentale studiare le proprietà meccaniche dei materiali alle alte temperature per essere pienamente consapevoli dei limiti meccanici. I materiali, soprattutto i polimeri, di solito si ammorbidiscono alle alte temperature. Molti guasti meccanici sono causati da deformazioni per scorrimento e fatica termica che avvengono solo a temperature elevate. Per questo motivo, è necessario disporre di una tecnica affidabile per misurare la durezza da graffio ad alta temperatura, al fine di garantire una corretta selezione dei materiali per le applicazioni ad alta temperatura.
Durezza del graffio ad alta temperatura con il tribometro
Misura della durezza del graffio con il tribometro
In questo studio, la Nanovea Tribometro viene utilizzato per misurare la durezza dei graffi di diversi metalli. Il
La capacità di eseguire la misurazione della durezza da graffio con elevata precisione e riproducibilità rende
Nanovea Tribometer è un sistema più completo per le valutazioni tribologiche e meccaniche.
Proprietà meccaniche e tribologiche della fibra di carbonio
In combinazione con il test di usura di Tribometro e l'analisi della superficie mediante profilometro ottico 3D, abbiamo
mostrare la versatilità e l'accuratezza degli strumenti Nanovea nel testare i materiali compositi
con proprietà meccaniche direzionali.
Test di usura del vetro con monitoraggio delle emissioni acustiche
Il comportamento all'usura di tre tipi di vetro (vetro normale, vetro Galaxy S3 e vetro rivestito in zaffiro) è stato confrontato in modo controllato e monitorato utilizzando il sistema Nanovea. Tribometro dotato di un rilevatore AE. In questo studio, vorremmo mostrare l'applicazione del rilevamento AE durante l'usura e la sua correlazione con l'evoluzione del coefficiente di attrito (COF).
Test di usura del vetro con monitoraggio delle emissioni acustiche
