PL 
EN 
ES 
DE 
FR 
IT 
ZH 
JA 
PT 
TR 
KO 
AR 
ZAAWANSOWANE
Kompaktowy
MODUŁOWY
DUŻA PLATFORMA
Nanoindentacja
Przegląd nanoindentacji
Nanoindentacja to potężne narzędzie do charakteryzowania właściwości mechanicznych materiałów w małych skalach długości. Umożliwia badaczom pomiar i analizę właściwości materiałów, takich jak twardość, moduł sprężystości, odporność na pękanie, granica plastyczności i zmęczenie, z niespotykaną dotąd dokładnością i precyzją. Nanoindentacja zapewnia również ważny sposób symulowania warunków rzeczywistych, takich jak środowisko o wysokiej lub niskiej temperaturze, ciecz, wilgotność lub próżnia. Dostępne są różne typy wgłębników, umożliwiające dostosowanie próbek do różnych kształtów i rozmiarów, przy jednoczesnym uzyskiwaniu spójnych wyników w przypadku szerokiej gamy materiałów, w tym polimerów, metali, kompozytów i ceramiki.
Spis treści
Ograniczenia tradycyjnych testów wgniatania
Tradycyjne testy wciskowe mają ograniczoną zdolność do pomiaru właściwości materiału w małych skalach długości. Nie dają również dokładnych i precyzyjnych wyników w przypadku materiałów o różnych kształtach i rozmiarach, a także skomplikowanych kompozytów czy ceramiki. Nanoindentacja to bardziej zaawansowana metoda testowania, która oferuje badaczom możliwość pomiaru i analizy właściwości materiału, takich jak twardość, moduł sprężystości, odporność na pękanie, granica plastyczności i zmęczenie, z większą dokładnością i precyzją niż tradycyjne testy wciskania. Jest także w stanie symulować warunki rzeczywiste, takie jak środowisko o wysokiej lub niskiej temperaturze, cieczy, wilgotności lub próżni. Można stosować różne typy wgłębników, aby dostosować je do różnych kształtów i rozmiarów próbek, zapewniając jednocześnie spójne wyniki dla szerokiej gamy materiałów, w tym polimerów, metali, kompozytów i ceramiki.
Zalety nanoindentacji
Nanoindentacja to potężne narzędzie do charakteryzowania materiałów w skali nanometrów. Zapewnia badaczom szereg korzyści w porównaniu z tradycyjnymi testami wciskania, w tym większą dokładność i precyzję podczas pomiaru właściwości materiału, takich jak twardość, moduł sprężystości, odporność na pękanie, granica plastyczności i zmęczenie. Nanoindentacja zapewnia również elastyczność w zakresie wyboru typu wgłębnika, aby dostosować się do różnych kształtów i rozmiarów próbek, jednocześnie zapewniając spójne wyniki w szerokiej gamie materiałów, w tym polimerach, metalach, kompozytach i ceramice. Ponadto umożliwia symulację warunków rzeczywistych, takich jak środowiska o wysokiej lub niskiej temperaturze, testy zanurzenia w cieczy lub narażenie na wilgoć/próżnię. W związku z tym nanoindentacja stała się nieocenionym narzędziem do dokładnej oceny zachowania materiału na poziomie nanoskali.
Zalety siłownika piezoelektrycznego NANOVEA z niezależnymi czujnikami obciążenia i głębokości w porównaniu z siłownikiem cewkowym
Siłownik piezoelektryczny NANOVEA z niezależnymi czujnikami obciążenia i głębokości pod wieloma względami przewyższa tradycyjne siłowniki cewkowe. System ten wykorzystuje stosy piezoelektryczne, które są w stanie generować duże siły w rozdzielczości nanometrowej. Siłowniki piezoelektryczne zapewniają lepszą kontrolę i powtarzalność dzięki możliwości pomiaru obciążenia i przemieszczenia w czasie rzeczywistym, co pozwala na precyzyjną regulację podczas testów. Dodatkowo siłowniki piezoelektryczne charakteryzują się znacznie niższym poziomem hałasu niż siłowniki cewkowe, co pozwala na wykonywanie bardziej precyzyjnych pomiarów.
DOKŁADNOŚĆ WCIĘCIA
OGNIWO OBCIĄŻENIOWE
DOKŁADNOŚĆ WCIĘCIA
OGNIWO OBCIĄŻENIOWE
ODKRYJ TESTY NANOINDENTACYJNE
Z TESTERAMI MECHANICZNYMI NANOVEA
Funkcje oprogramowania NANOVEA do nanoindentacji
- Przepisy
- Eksport danych surowych i obrazów
- Wyświetlacz czasu rzeczywistego
- Automatyczne raportowanie
- Obsługa wielu języków
- Porównanie krzywych i wyników na tej samej lub wielu próbkach
- DMA i sztywność ciągła
- Prawdziwa głębokość i kontrola obciążenia Ładowanie
NANOVEA Zaawansowana automatyzacja nanoindentacji
- FastMap: Mapowanie twardości i modułu sprężystości (3 sekundy na wgłębienie).
- Narzędzie do wybierania map Broadview: Zaawansowane mapowanie na zszytym obrazie
- Zautomatyzowane badanie wielu próbek (obsługuje różnice wysokości do 50 mm)
- Navigation Plus: Przyjazne dla użytkownika obrazowanie nawigacji powierzchniowej
- Szybkie podejście, automatyczne wykrywanie powierzchni i automatyczna analiza
- Bezpośrednie, łatwe narzędzia do kalibracji obciążenia i głębokości
- Funkcja pojedynczego obszaru wcięcia (Patent Europejski nr 3076153)
- Kwantowa kontrola jakości wgłębnika (Patent Europejski nr 3076153)
- Kreator (Patent Pending): Automatyczny generator parametrów testowych
- Zbawienne przepisy wszystkich makr zaprogramowane
Standardy
Nanovea przeprowadza testy zarysowań zgodnie z ustalonymi standardami, zapewniając dokładne i wiarygodne wyniki oceny właściwości mechanicznych materiałów, jednocześnie oferując dostosowane rozwiązania testowe zaprojektowane do unikalnych zastosowań.
- ASTM E384 - Standardowa metoda badania twardości materiałów metodą mikroindentacji
- ASTM G171 - Standardowa metoda badania twardości zarysowań materiałów przy użyciu rysika diamentowego
- ASTM E2546 - Standardowa praktyka oprzyrządowanego badania wgłębień
- ASTM B933 - Standardowa metoda badania twardości metodą mikroindentacji materiałów do metalurgii proszków (PM)
- ASTM D4065 - Standardowa praktyka dla tworzyw sztucznych: Dynamiczne właściwości mechaniczne: Oznaczanie i raport z procedur
- ISO 14577 - Materiały metalowe - Oprzyrządowana próba wgłębna twardości i parametrów materiałowych
- DIN 50359 - Uniwersalne badanie twardości materiałów metalowych - Kalibracja bloków referencyjnych
Symulacja rzeczywistych warunków
Wysoka i niska temperatura, ciecz, wilgotność i próżnia
WYSOKA TEMPERATURA
NISKA TEMPERATURA
PŁYNNE
HUMIDITY
VACUUM
Testowanie nanoindentacji stało się podstawową techniką badania właściwości mechanicznych różnych materiałów w małych skalach. Dokładność takich testów zależy jednak od symulacji warunków rzeczywistych. Tutaj w grę wchodzi symulacja wysokich i niskich temperatur, środowisk płynnych i próżni. Czynniki te mają istotny wpływ na właściwości mechaniczne badanych materiałów. Na przykład badania w niskiej temperaturze mogą zapewnić wgląd w zachowanie materiału w temperaturach kriogenicznych, istotne dla wielu zastosowań przemysłowych i kosmicznych. Podobnie badanie materiałów w środowiskach wilgotnych i płynnych może symulować warunki, jakie materiały napotkałyby w zastosowaniach biologicznych. Dlatego niezwykle ważne jest uwzględnienie tych czynników rzeczywistych podczas testów nanoindentacji, aby zwiększyć ich dokładność i lepiej zrozumieć wydajność i zachowanie materiału.
Techniki pomiaru i analizy w nanoindentacji
Nanoindentacja to wszechstronna technika, która umożliwia badaczom analizowanie różnych właściwości materiałów w nanoskali. Właściwości analizowane podczas nanoindentacji obejmują twardość, moduł sprężystości i ich związek z temperaturą lub wilgotnością. Badane jest również pełzanie, relaksacja naprężeń przy stałym obciążeniu i kontroli głębokości oraz krzywe naprężenia-odkształcenia uzyskane na podstawie ciągłej sztywności (CSM) i cykli wielu obciążeń. Można badać inne właściwości, takie jak głębokość odzyskiwania, współczynnik przywracania, moduł stratności i przechowywania, odporność na pękanie, granicę plastyczności i ściskanie.
Dodatkowo nanoindentację można wykorzystać do badania zmęczenia, odporności na przebicie, lepkości przylegania i dynamicznej analizy mechanicznej (DMA) poprzez przeprowadzanie przemiatania częstotliwości i temperatury. Twardość Martensa w funkcji głębokości, odkształcenia plastyczne i sprężyste oraz wizualna twardość Vickersa to tylko niektóre z innych właściwości, które można ocenić za pomocą nanoindentacji. Tak szeroki zakres właściwości sprawia, że nanoindentacja jest potężnym narzędziem do charakteryzowania materiałów i zrozumienia ich zachowania w różnych warunkach.
Twardość i moduł sprężystości
Testowanie nanoindentacją to technika stosowana do pomiaru właściwości mechanicznych materiału w nanoskali. Dwa kluczowe parametry uzyskane w testach nanoindentacji to twardość i moduł sprężystości. W tym kontekście twardość odnosi się do odporności materiału na odkształcenie plastyczne spowodowane wgnieceniem. Z drugiej strony moduł sprężystości opisuje zdolność materiału do przeciwstawiania się odkształceniom sprężystym. Razem te dwa pomiary mogą dostarczyć ważnych informacji na temat mechanicznego zachowania materiału, szczególnie w małych skalach, gdzie tradycyjne metody badań mechanicznych mogą nie mieć zastosowania. Wartości te mają znaczący wpływ na właściwości materiału w różnych zastosowaniach, w tym na wydajność powłok, cienkich warstw i innych materiałów nanostrukturalnych.
Odporność na złamania
Odporność na pękanie jest krytycznym aspektem materiałoznawstwa, szczególnie w dziedzinie testów nanoindentacji. Parametr ten mierzy odporność materiału na inicjację i propagację pęknięć w określonych warunkach obciążenia. W świecie nanotechnologii, gdzie materiały stają się mniejsze i bardziej złożone, zrozumienie odporności materiałów na pękanie nigdy nie było ważniejsze. Testy nanoindentacyjne są szeroko stosowaną techniką pomiaru odporności na pękanie, ponieważ zapewniają wgląd w nanostrukturę materiału i zachowanie mechaniczne w skali submikronowej. Przykładając określone obciążenie do wgłębnika w skali nano, można zaobserwować powstawanie i propagację pęknięć w materiale, co daje cenne informacje na temat odporności na pękanie.
Granica plastyczności i zmęczenie materiału
Granica plastyczności i zmęczenie należą do kluczowych właściwości mierzonych za pomocą nanoindentacji. Granica plastyczności to obciążenie, przy którym materiał zaczyna odkształcać się plastycznie, podczas gdy zmęczenie mierzy zdolność materiałów do przeciwstawienia się rozkładowi strukturalnemu pod powtarzającym się obciążeniem, prowadzącym do postępującego uszkodzenia.
Pełzanie i relaksacja
Pełzanie i relaksacja to dwie ważne właściwości mechaniczne, które można zmierzyć podczas testów nanoindentacji. Pełzanie odnosi się do stopniowego odkształcania materiału w czasie pod wpływem stałego obciążenia, natomiast relaksacja odnosi się do zmniejszania się naprężenia w czasie pod stałym odkształceniem. Obie te właściwości można analizować za pomocą testów nanoodcisków, co pozwala naukowcom lepiej zrozumieć zachowanie materiałów w różnych warunkach.
Pomiar naprężeń i odkształceń
Pomiary naprężenia i odkształcenia są integralną częścią procesu testowania nanoindentacji, dostarczając cennych informacji na temat zachowania się próbki przy odkształceniu pod przyłożonym obciążeniem. Naprężenie to siła na jednostkę powierzchni doświadczana przez próbkę, natomiast odkształcenie to wynikowe odkształcenie. Razem dają wgląd w zachowanie materiału, w tym sztywność i twardość. W testach nanoindentacyjnych zdolność dokładnego pomiaru naprężenia i odkształcenia ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia i przewidywania reakcji materiału na siły zewnętrzne.
Moduł strat i przechowywania
Wreszcie, pozostałe dwa ważne parametry, które można wyodrębnić z testów nanoindentacji, to moduł stratności i moduł magazynowania. Moduł stratności jest miarą energii rozproszonej podczas odkształcenia i jest powiązany ze zdolnością materiału do tłumienia drgań. Z drugiej strony moduł zachowawczy jest miarą energii zmagazynowanej podczas odkształcenia i jest powiązany ze sztywnością materiału. Łącznie te właściwości dostarczają badaczom ważnych informacji na temat właściwości elastycznych i lepkosprężystych materiałów.
Uzyskując dokładne i precyzyjne pomiary opisywanych parametrów, badacze i inżynierowie mogą projektować i optymalizować materiały spełniające określone wymagania mechaniczne.
Typy wgłębników
Testy nanoindentacyjne są cennym narzędziem dla badaczy pragnących zmierzyć właściwości mechaniczne niezwykle małych materiałów. Za pomocą różnego rodzaju wgłębników badacze mogą dokładnie i precyzyjnie mierzyć twardość i inne właściwości materiałów. Wgłębniki Vickersa i Berkowicza są często używane do pomiaru twardości i modułu sprężystości w szerokiej gamie miękkich i twardych materiałów. Vickers jest bardziej odporny na duże obciążenia, a Berkovich ma większą wrażliwość na cieńsze powłoki. Narożnik sześcienny można stosować przy niższych siłach do pomiaru odporności na pękanie, a stożkowo-sferyczne wgłębniki są stosowane do miękkich metali i tworzyw sztucznych. Wgłębniki stożkowo-sferyczne zapewniają również szerszy kontakt podczas pomiaru materiałów o dużej porowatości. Wgłębnik Knoopa jest podobny do wgłębnika Vickersa, ale ma wydłużony kształt. Pozwala to na pomiar kierunkowej różnicy twardości, gdy materiały zawierają na przykład włókna. Wgłębniki płaskie doskonale nadają się do kruszenia małych cząstek lub pomiaru ostatecznej granicy plastyczności szerokiej gamy materiałów. Do sprawdzania uszkodzeń części cylindrycznych, takich jak światłowody, można zastosować specjalny diamentowy nóż. Każdy wgłębnik ma swoje unikalne właściwości, a badacze muszą starannie wybrać odpowiedni do swojego konkretnego zastosowania, aby zapewnić dokładne i precyzyjne dane. Testy nanoindentacyjne to potężna metoda, która może dostarczyć cennych danych analitycznych do procesów badawczych, umożliwiając bardziej precyzyjne pomiary właściwości mechanicznych materiałów.
Wniosek
Podsumowując, nanoindentacja jest potężnym narzędziem do pomiaru i analizy właściwości materiałów w skali atomowej. Oferuje wiele zalet w porównaniu z tradycyjnymi testami wcięcia ze względu na wysoką precyzję i dokładność. Przy dużej liczbie zmiennych i parametrów testowych wybór odpowiedniego zestawu dla danej aplikacji w celu zapewnienia dokładnych wyników może być przytłaczający. Na szczęście nasi doświadczeni przedstawiciele NANOVEA mogą udzielić wskazówek w zakresie wyboru odpowiednich technik pomiarowych i analitycznych, a także symulować warunki rzeczywiste, takie jak wysoka lub niska temperatura, ciecze, wilgotność i próżnia. Skorzystaj już teraz z naszego czatu na żywo lub skorzystaj z formularza kontaktowego, aby uzyskać bardziej szczegółowe konsultacje. Czekamy na wiadomość od Ciebie wkrótce!
