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나노인덴테이션의 중요성

다음에 의해 얻은 연속 강성 측정(CSM) 나노 인덴테이션 최소 침습적 방법으로 재료의 응력-변형 관계를 보여줍니다. 기존의 인장 시험 방법과 달리 나노인덴테이션은 대형 장비 없이도 나노 스케일의 응력-변형 데이터를 제공합니다. 응력-변형 곡선은 샘플이 증가하는 하중에 따라 탄성과 소성 거동 사이의 임계값에 대한 중요한 정보를 제공합니다. CSM은 위험한 장비 없이 재료의 항복 응력을 결정할 수 있는 기능을 제공합니다.

나노인덴테이션은 응력-변형 데이터를 신속하게 조사할 수 있는 신뢰할 수 있고 사용자 친화적인 방법을 제공합니다. 또한 나노 스케일에서 응력-변형 거동을 측정하면 재료의 작은 코팅과 입자에 대한 중요한 특성을 연구할 수 있어 재료가 더욱 발전함에 따라 중요한 특성을 연구할 수 있습니다. 나노인덴테이션은 경도, 탄성 계수, 크리프, 파괴 인성 등 외에도 탄성 한계 및 항복 강도에 대한 정보를 제공하므로 다목적 계측 장비로 사용할 수 있습니다.

이 연구에서 나노 압입이 제공하는 응력-변형 데이터는 표면으로 1.2마이크론만 이동하면서 재료의 탄성 한계를 식별합니다. CSM을 사용하여 압자가 표면 깊숙이 이동함에 따라 재료의 기계적 특성이 어떻게 발전하는지 확인합니다. 이는 특성이 깊이에 따라 달라질 수 있는 박막 응용 분야에서 특히 유용합니다. 나노인덴테이션은 테스트 샘플에서 재료 특성을 확인하는 최소 침습적 방법입니다.

CSM 테스트는 재료 특성 대 깊이를 측정하는 데 유용합니다. 일정한 하중에서 주기적 테스트를 수행하여 보다 복잡한 재료 특성을 결정할 수 있습니다. 이는 피로를 연구하거나 다공성의 영향을 제거하여 실제 탄성 계수를 얻는 데 유용할 수 있습니다.

측정 목표

이 응용 분야에서 나노베아 기계식 테스터는 CSM을 사용하여 표준 강철 샘플의 경도 및 탄성 계수 대 깊이 및 응력-변형률 데이터를 연구합니다. 나노 스케일 응력-변형률 데이터의 제어 및 정확성을 표시하기 위해 일반적으로 알려진 특성으로 강철이 선택되었습니다. 강철의 탄성 한계를 넘어서는 높은 응력에 도달하기 위해 반경이 5마이크론인 구형 팁을 사용했습니다.

테스트 조건 및 절차

다음과 같은 들여쓰기 매개변수가 사용되었습니다:

결과:

진동 중 하중이 증가하면 다음과 같은 깊이 대 하중 곡선이 제공됩니다. 압자가 재료를 관통할 때 응력-변형률 데이터를 찾기 위해 하중을 가하는 동안 100회 이상의 진동을 수행했습니다.

각 사이클에서 얻은 정보로부터 응력과 변형을 측정했습니다. 각 사이클의 최대 하중과 깊이를 통해 각 사이클에서 재료에 가해지는 최대 응력을 계산할 수 있습니다. 변형은 부분 언로딩에서 각 사이클의 잔류 깊이에서 계산됩니다. 이를 통해 팁의 반경을 변형 계수로 나누어 잔류 임프린트의 반경을 계산할 수 있습니다. 재료의 응력 대 변형률을 플롯하면 해당 탄성 한계 응력이 있는 탄성 및 플라스틱 영역이 표시됩니다. 테스트 결과, 소재의 탄성 영역과 소성 영역 사이의 전이는 약 0.076 변형률, 탄성 한계는 1.45 GPa로 확인되었습니다.

각 사이클은 하나의 압입으로 작용하므로 하중을 증가시키면서 강철의 다양한 제어된 깊이에서 테스트를 실행합니다. 따라서 각 사이클에 대해 얻은 데이터에서 경도 및 탄성 계수 대 깊이를 직접 플롯할 수 있습니다.

압자가 재료로 이동함에 따라 경도가 증가하고 탄성 계수가 감소하는 것을 볼 수 있습니다.

결론

나노베아 기계식 테스터는 신뢰할 수 있는 응력-변형률 데이터를 제공합니다. CSM 압입이 있는 구형 팁을 사용하면 응력이 증가된 상태에서 재료 특성을 측정할 수 있습니다. 하중 및 압입 반경을 변경하여 다양한 재료를 제어된 깊이에서 테스트할 수 있습니다. 나노베아 기계식 테스터는 mN 미만 범위에서 400N까지 이러한 압입 테스트를 제공합니다.