USA/GLOBALNE: +1-949-461-9292
EUROPA: +39-011-3052-794
KONTAKT

Odkształcanie pełzające polimerów metodą nanoindentacji

Odkształcanie pełzające polimerów metodą nanoindentacji

Dowiedz się więcej

ODKSZTAŁCENIE PEŁZAJĄCE

POLIMERÓW ZA POMOCĄ NANOINDENTACJI

Przygotowane przez

DUANJIE LI, dr

WPROWADZENIE

Jako materiały lepkosprężyste, polimery często ulegają deformacji zależnej od czasu pod wpływem określonego przyłożonego obciążenia, znanego również jako pełzanie. Pełzanie staje się czynnikiem krytycznym, gdy części polimerowe mają być narażone na ciągłe naprężenia, takie jak elementy konstrukcyjne, połączenia i złącza oraz hydrostatyczne zbiorniki ciśnieniowe.

ZNACZENIE POMIARU PEŁZANIA DLA POLIMERÓW

Naturalna natura lepkosprężystości odgrywa kluczową rolę w działaniu polimerów i bezpośrednio wpływa na ich niezawodność działania. Warunki środowiskowe, takie jak obciążenie i temperatura, wpływają na zachowanie pełzania polimerów. Awarie związane z pełzaniem często występują z powodu braku czujności w zakresie zależnego od czasu zachowania pełzania materiałów polimerowych stosowanych w określonych warunkach pracy. W rezultacie ważne jest opracowanie wiarygodnego i ilościowego testu lepkosprężystego zachowania mechanicznego polimerów. Moduł Nano NANOVEA Testery mechaniczne przykłada obciążenie za pomocą precyzyjnego piezoelektrycznego czujnika i bezpośrednio mierzy ewolucję siły i przemieszczenia na miejscu. Połączenie dokładności i powtarzalności sprawia, że jest to idealne narzędzie do pomiaru pełzania.

CEL POMIARU

W tej aplikacji pokazaliśmy, że
Tester mechaniczny NANOVEA PB1000
w Nanoindentacja Tryb jest idealnym narzędziem
do badania lepkosprężystych właściwości mechanicznych
w tym twardość, moduł Younga
i pełzanie materiałów polimerowych.

NANOVEA

PB1000

WARUNKI BADANIA

Osiem różnych próbek polimerowych badano techniką nanoindentacji przy użyciu testera mechanicznego NANOVEA PB1000. W miarę liniowego wzrostu obciążenia od 0 do 40 mN, głębokość wgłębienia stopniowo wzrastała podczas etapu obciążania. Pełzanie mierzono następnie na podstawie zmiany głębokości wgniecenia przy maksymalnym obciążeniu 40 mN przez 30 s.

OBCIĄŻENIE MAKSYMALNE 40 mN
PRĘDKOŚĆ ZAŁADUNKU
80 mN/min
PRĘDKOŚĆ ROZŁADUNKU 80 mN/min
CREEP TIME
30 s

TYP INDENTER

Berkovich

Diament

*konfiguracja badania metodą nanoindentacji

WYNIKI I DYSKUSJA

Wykres zależności obciążenia od przemieszczenia w badaniach nanoindentacji różnych próbek polimerowych przedstawiono na RYSUNKU 1, a krzywe pełzania porównano na RYSUNKU 2. Twardość i moduł Younga są podsumowane na RYSUNKU 3, a głębokość pełzania jest pokazana na RYSUNKU 4. Jako przykłady na RYSUNKU 1, części AB, BC i CD krzywej obciążenie-przemieszczenie dla pomiaru nanoindentacji reprezentują odpowiednio procesy ładowania, pełzania i rozładowania.

Delrin i PVC wykazują najwyższą twardość odpowiednio 0,23 i 0,22 GPa, podczas gdy LDPE posiada najniższą twardość 0,026 GPa wśród badanych polimerów. Ogólnie rzecz biorąc, twardsze polimery wykazują mniejszą szybkość pełzania. Najbardziej miękki LDPE ma największą głębokość pełzania 798 nm, w porównaniu do ~120 nm dla Delrinu.

Właściwości pełzania polimerów są krytyczne, gdy są one stosowane w częściach konstrukcyjnych. Poprzez precyzyjny pomiar twardości i pełzania polimerów, można uzyskać lepsze zrozumienie niezawodności polimerów w zależności od czasu. Pełzanie, zmiana przemieszczenia przy danym obciążeniu, może być również mierzone w różnych podwyższonych temperaturach i wilgotności przy użyciu testera mechanicznego NANOVEA PB1000, zapewniając idealne narzędzie do ilościowego i wiarygodnego pomiaru lepkosprężystych zachowań mechanicznych polimerów.
w symulowanym realistycznym środowisku aplikacji.

RYSUNEK 1: Wykresy zależności obciążenia od przemieszczenia
różnych polimerów.

RYSUNEK 2: Pełzanie przy maksymalnym obciążeniu 40 mN przez 30 s.

RYSUNEK 3: Twardość i moduł Younga polimerów.

RYSUNEK 4: Głębokość pełzania polimerów.

PODSUMOWANIE

W tym badaniu wykazaliśmy, że NANOVEA PB1000
Mechanical Tester mierzy właściwości mechaniczne różnych polimerów, w tym twardość, moduł Younga i pełzanie. Takie właściwości mechaniczne są niezbędne przy wyborze odpowiedniego materiału polimerowego do planowanych zastosowań. Derlin i PVC wykazują najwyższą twardość odpowiednio 0,23 i 0,22 GPa, podczas gdy LDPE posiada najniższą twardość 0,026 GPa wśród badanych polimerów. Ogólnie rzecz biorąc, twardsze polimery wykazują mniejszą szybkość pełzania. Najbardziej miękki LDPE wykazuje największą głębokość pełzania 798 nm, w porównaniu do ~120 nm dla Derlinu.

Testery mechaniczne NANOVEA zapewniają niezrównaną wielofunkcyjność modułów Nano i Micro na jednej platformie. Zarówno moduły Nano jak i Micro zawierają tryby testera zarysowań, testera twardości oraz testera zużycia, zapewniając najdzikszy i najbardziej przyjazny dla użytkownika zakres badań dostępny w jednym systemie.

TERAZ POROZMAWIAJMY O TWOJEJ APLIKACJI

Komentarz