ナノインデンテーション
ナノインデンテーションの概要
ナノインデンテーションは、小さな長さのスケールで材料の機械的特性を特徴付けるための強力なツールです。これにより、研究者は、硬度、弾性率、破壊靱性、降伏強度、疲労などの材料特性を前例のない正確さと精度で測定および分析できるようになります。ナノインデンテーションは、高温または低温、液体、湿度、または真空環境などの現実世界の条件をシミュレートする重要な手段も提供します。ポリマー、金属、複合材料、セラミックなどの幅広い材料にわたって一貫した結果を達成しながら、さまざまなサンプルの形状やサイズに対応するために、さまざまなタイプの圧子が利用可能です。
目次
従来の押し込みテストの限界
従来の押し込み試験では、小さな長さのスケールで材料特性を測定する能力に限界があります。また、さまざまな形状やサイズの材料や、複雑な複合材料やセラミックに対しては、正確かつ正確な結果が得られません。ナノインデンテーションは、従来のインデンテーション試験よりも高い精度と精度で、硬度、弾性率、破壊靱性、降伏強度、疲労などの材料特性を測定および分析する能力を研究者に提供する、より高度な試験方法です。また、高温または低温、液体、湿度、真空環境などの現実世界の条件をシミュレートすることもできます。さまざまなタイプの圧子を使用して、さまざまなサンプルの形状やサイズに対応しながら、ポリマー、金属、複合材料、セラミックなどの幅広い材料にわたって一貫した結果を提供できます。
ナノインデンテーションの利点
ナノインデンテーションは、材料をナノメートルスケールで特性評価するための強力なツールです。これは、硬度、弾性率、破壊靱性、降伏強度、疲労などの材料特性を測定する際の精度と精度の向上など、従来の押し込み試験に比べてさまざまな利点を研究者に提供します。ナノインデンテーションは、ポリマー、金属、複合材料、セラミックなどの幅広い材料にわたって一貫した結果を提供しながら、さまざまなサンプルの形状やサイズに対応できる圧子の種類の選択という点でも柔軟性を提供します。さらに、高温または低温環境、液浸試験、湿度/真空への曝露などの現実世界の条件のシミュレーションが可能です。このように、ナノインデンテーションは、材料の挙動をナノスケールレベルで正確に評価するための非常に貴重なツールとなっています。
独立した荷重および深さセンサーを備えた NANOVEA ピエゾ アクチュエータとコイル アクチュエータの利点
独立した荷重センサーと深さセンサーを備えた NANOVEA ピエゾ アクチュエーターは、多くの点で従来のコイル アクチュエーターよりも優れています。このシステムは、ナノメートルの分解能で高い力を生成できる圧電スタックを採用しています。ピエゾ アクチュエータは、負荷と変位をリアルタイムで測定できるため、制御性と再現性が向上し、テスト中の正確な調整が可能になります。さらに、ピエゾ アクチュエータはコイル アクチュエータよりもノイズ レベルがはるかに低いため、より正確な測定が可能になります。
ナノインデンテーション テストについて知る
ナノベアメカニカルテスターで
NANOVEA ナノインデンテーション ソフトウェアの機能
- レシピ
- 生データと画像の書き出し
- リアルタイム表示
- 自動レポーティング
- 多言語対応
- 同一サンプル、複数サンプルのカーブや結果の比較
- DMAと連続的な剛性
- 真の深みと負荷フィードバック制御の負荷
NANOVEA 高度なナノインデンテーション自動化
- FastMap:硬度・弾性率のマッピング(3秒/インデント)
- ブロードビュー地図選択ツール。スティッチングされた画像への高度なマッピング
- 自動マルチサンプルテスト(最大50mmまでの高さばらつきに対応
- ナビゲーションプラス:ユーザーフレンドリーなサーフェスナビゲーションイメージング
- クイックアプローチ、自動表面検出、自動解析
- 荷重と深さのダイレクトイージーキャリブレーションツール
- シングルインデントエリア機能(欧州特許第3076153号)
- 圧子の品質を定量的に確認できる(欧州特許第3076153号)
- ウィザード(特許出願中)。テストパラメータ自動生成機能
- あらゆるマクロのレシピをプログラムした保存版
規格
ナノベアは、確立された規格に準拠したスクラッチテストを実施し、材料の機械的特性を評価するための正確で信頼性の高い結果を保証するとともに、独自のアプリケーションに設計されたテーラーメイドのテストソリューションも提供しています。
- ASTM E384 – 材料のマイクロインデンテーション硬度の標準試験方法
- ASTM G171 – ダイヤモンドスタイラスを使用した材料の引っかき硬度の標準試験方法
- ASTM E2546 – 計装による押し込み試験の標準慣行
- ASTM B933 – 粉末冶金 (PM) 材料のマイクロインデンテーション硬さの標準試験方法
- ASTM D4065 – プラスチックの標準実務: 動的機械特性: 手順の決定と報告
- ISO 14577 – 金属材料 – 硬度および材料パラメータの計器付き押し込み試験
- DIN 50359 – 金属材料のユニバーサル硬さ試験 – 基準ブロックの校正
現実世界の状況をシミュレートする
高温、低温、液体、湿度、真空
高温度
低温度
液体
湿度
真空
ナノインデンテーション試験は、さまざまな材料の機械的特性を小規模で研究するために不可欠な技術となっています。ただし、そのようなテストの精度は、現実世界の状況をシミュレートすることに依存します。ここで、高温と低温、液体環境、真空のシミュレーションが役に立ちます。これらの要因は、研究対象の材料の機械的特性に大きな影響を与えます。たとえば、低温試験では、多くの産業用途や宇宙用途に関連する、極低温での材料の挙動についての洞察が得られます。同様に、湿気の多い液体環境で材料を研究すると、材料が生物学的用途で遭遇する条件をシミュレートできます。したがって、ナノインデンテーション試験の精度を高め、材料の性能と挙動をより深く理解するには、ナノインデンテーション試験中にこれらの現実世界の要因を組み込むことが重要です。
ナノインデンテーションの測定・解析技術
ナノインデンテーションは、研究者がさまざまな材料特性をナノスケールで分析できるようにする多用途の技術です。ナノインデンテーション中に分析される特性には、硬度、弾性率、および温度または湿度との関係が含まれます。クリープ、一定荷重および深さ制御下での応力緩和、連続剛性 (CSM) および複数荷重サイクルから導出される応力-ひずみ曲線も調べられます。回復深さ、復元率、損失および貯蔵弾性率、破壊靱性、降伏強度、圧縮などの他の特性も調査できます。
さらに、ナノインデンテーションは、周波数と温度のスイープを実行することにより、疲労、耐穿刺性、接着粘着性、および動的機械分析 (DMA) を研究するために使用できます。マルテンス硬度対深さ、塑性変形と弾性変形、視覚的なビッカース硬度などは、ナノインデンテーションを通じて評価できるその他の特性です。この幅広い特性により、ナノインデンテーションは材料の特性を評価し、さまざまな条件下での挙動を理解するための強力なツールになります。
硬度・弾性率
ナノインデンテーション試験は、材料の機械的特性をナノスケールで測定するために使用される技術です。ナノインデンテーション試験から得られる 2 つの重要なパラメーターは、硬度と弾性率です。この文脈における硬度とは、へこみによる塑性変形に対する材料の抵抗性を指します。一方、弾性率は、弾性変形に抵抗する材料の能力を表します。これら 2 つの測定を組み合わせると、特に従来の機械的試験方法が適用できない可能性がある小さな長さのスケールで、材料の機械的挙動に関する重要な情報が得られます。これらの値は、コーティング、薄膜、その他のナノ構造材料の性能など、さまざまな用途における材料の特性に大きな影響を与えます。
破壊靱性
破壊靱性は材料科学、特にナノインデンテーション試験の分野において重要な側面です。このパラメータは、特定の荷重条件下での亀裂の発生と伝播に対する材料の抵抗を測定します。材料がより小さく、より複雑になっているナノテクノロジーの世界では、材料の破壊靱性を理解することがかつてないほど重要になっています。ナノインデンテーション試験は、材料のナノ構造とサブミクロンスケールでの機械的挙動についての洞察を提供するため、破壊靱性を測定するために広く使用されている技術です。ナノスケール圧子に特定の荷重を加えることで、材料内の亀裂の形成と伝播を観察することができ、その結果、破壊靱性に関する貴重な情報が得られます。
降伏強度と疲労
降伏強度と疲労は、ナノインデンテーションを使用して測定される重要な特性の 1 つです。降伏強度は、材料が塑性変形を開始する荷重です。一方、疲労は、繰り返し荷重がかかり、進行性の損傷につながる構造破壊に抵抗する材料の能力を測定します。
クリープと緩和
クリープと緩和は、ナノインデンテーション試験中に測定できる 2 つの重要な機械的特性です。クリープとは、一定の荷重による時間の経過とともに材料が徐々に変形することを指しますが、緩和とは、一定のひずみのもとで時間の経過とともに応力が減少することを指します。これらの特性は両方ともナノインデンテーション試験を通じて分析できるため、研究者はさまざまな条件下での材料の挙動をより深く理解できるようになります。
応力・ひずみ測定
応力とひずみの測定はナノインデンテーション試験プロセスに不可欠であり、加えられた荷重下でのサンプルの変形挙動に関する貴重な情報を提供します。応力はサンプルが受ける単位面積当たりの力であり、ひずみは結果として生じる変形です。これらを組み合わせることで、剛性や硬度などの材料の挙動についての洞察が得られます。ナノインデンテーション試験では、応力とひずみを正確に測定する能力は、外力に対する材料の反応を理解して予測するために重要です。
損失弾性率と貯蔵弾性率
最後に、ナノインデンテーション試験から抽出できる他の 2 つの重要なパラメータは、損失弾性率と貯蔵弾性率です。損失弾性率は、変形中に散逸するエネルギーの尺度であり、材料の振動を減衰する能力に関連します。一方、貯蔵弾性率は、変形中に貯蔵されるエネルギーの尺度であり、材料の剛性に関連します。これらの特性を総合すると、材料の弾性および粘弾性特性に関する重要な情報が研究者に提供されます。
記載されているパラメータの正確かつ精密な測定値を取得することで、研究者やエンジニアは、特定の機械的要件を満たす材料を設計および最適化できます。
圧子の種類
ナノインデンテーション試験は、非常に小さな材料の機械的特性を測定しようとしている研究者にとって貴重なツールです。さまざまなタイプの圧子を使用することで、研究者は材料の硬度やその他の特性を正確かつ正確に測定できます。ビッカース圧子とバーコビッチ圧子は、さまざまな軟質材料および硬質材料の硬度と弾性率を測定するためによく使用されます。ビッカースは高荷重に対する耐性が高く、バーコビッチはより薄いコーティングに対してより敏感です。キューブコーナーは、より低い力で破壊靱性を測定するために使用でき、円錐球状圧子は軟質金属やプラスチック材料に使用されます。また、円錐球状圧子は、気孔率の高い材料を測定する際に、より広い接触を実現します。ヌープ圧子はビッカース圧子に似ていますが、形状が細長いです。これにより、例えば繊維状の材料の場合、方向による硬さの違いを測定することができます。平坦圧子は、小さな粒子を粉砕したり、さまざまな材料の極限降伏強度を測定したりするのに最適です。特殊なナイフ ダイヤモンドを使用して、光ファイバーなどの円筒部品の故障をテストできます。各圧子には独自の特性があるため、研究者は正確で正確なデータを確保するために、特定の用途に適した圧子を慎重に選択する必要があります。ナノインデンテーション試験は、研究プロセスに貴重な分析データを提供することを約束する強力な方法であり、材料の機械的特性をより正確に測定できるようになります。
結論
結論として、ナノインデンテーションは、材料の特性を原子スケールで測定および分析するための強力なツールです。精度と精度が高いため、従来の押し込み試験に比べて多くの利点があります。多数の変数とテスト パラメーターがあるため、正確な結果を保証するためにアプリケーションに適切なセットを選択するのは困難な場合があります。幸いなことに、当社の知識豊富な NANOVEA 担当者は、適切な測定および分析技術の選択に関するガイダンスを提供し、高温または低温、液体、湿度、真空などの現実世界の条件をシミュレートできます。今すぐライブチャットをご利用いただくか、お問い合わせフォームを使用してより詳細な相談をお受けください。あなたからのお便りを楽しみにしています!



