従来、降伏強度と極限引張強度の試験は、試験片を引き離すのに大きな力を必要とする大型の引張試験機を使って行われてきました。各試料を一度しか試験できない材料に対して、多くの試験片を適切に作成することはコストと時間のかかる作業です。試験片に小さな欠陥があると、試験結果に顕著なばらつきが生じます。市場に出ている引張試験機の構成やアライメントが異なると、試験の仕組みや結果に大きなばらつきが生じることがよくあります。

測定目的

このアプリケーションでは、ナノベア メカニカルテスター ステンレス鋼 SS304 およびアルミニウム Al6061 金属合金サンプルの降伏強度と極限引張強度を測定します。サンプルは、Nanovea の圧痕法の信頼性を示す、一般的に認識されている降伏強度と極限引張強度の値に基づいて選択されました。

試験方法と手順

降伏強さと極限引張強さのテストは、Nanovea Mechanical Tester で実行されました。 マイクロインデンテーション モード。この用途には、直径 200 μm の円筒形の平らなダイヤモンドチップが使用されました。 SS304 および Al6061 合金は、インデンテーション法の大きな可能性と信頼性を示すために、その広範な産業用途と一般に認識されている降伏強さおよび極限引張強さの値を考慮して選択されました。表面粗さや欠陥が試験結果に影響を与えるのを避けるため、サンプルは試験前に機械的に鏡面仕上げに研磨されました。テスト条件を表 1 に示します。テスト値の再現性を保証するために、各サンプルに対して 10 回を超えるテストが実行されました。

結果および考察

SS304およびAl6061合金サンプルの荷重-変位曲線を、テストサンプル上の平坦な圧子の痕跡を挿入して図3に示します。Nanovea が開発した特殊なアルゴリズムを用いて「S」字型の荷重曲線を解析すると、降伏強度と極限引張強度が算出されます。値は、表 1 にまとめたように、ソフトウェアによって自動的に計算されます。比較のために、従来の引張試験で得られた降伏強度と極限引張強度の値も記載しています。

結論

この研究では、ステンレス鋼およびアルミニウム合金シートのサンプルの降伏強度と極限引張強度を評価する際の Nanovea Mechanical Tester の能力を紹介しました。シンプルな実験設定により、引張試験に必要なサンプル準備の時間とコストが大幅に削減されます。くぼみのサイズが小さいため、1 つのサンプルで複数の測定を実行できます。この方法により、小さなサンプルおよび局所領域での YS/UTS 測定が可能になり、パイプラインまたは自動車構造の YS/UTS マッピングおよび局所欠陥検出のソリューションが提供されます。

Nanovea メカニカル テスターのナノ、マイクロ、またはマクロ モジュールにはすべて、ISO および ASTM 準拠の押込み試験機、スクラッチ試験機、摩耗試験機モードが含まれており、単一システムで利用できる最も広範でユーザー フレンドリーな試験範囲を提供します。 Nanovea の比類のない製品ラインナップは、硬度、ヤング率、破壊靱性、接着性、耐摩耗性などを含む、薄いまたは厚い、柔らかいまたは硬いコーティング、フィルム、および基材の機械的特性の全範囲を決定するための理想的なソリューションです。さらに、オプションの 3D 非接触プロファイラーと AFM モジュールを使用して、粗さなどの他の表面測定に加えて、圧痕、傷、磨耗トラックの高解像度 3D イメージングを行うことができます。