O que a indentação instrumentada revela
Dureza e rigidez determinam como um material resiste a riscos, desgaste, deformação e danos por contato. A indentação instrumentada mede as duas na escala que importa: um filme fino, um revestimento, um único grão, uma superfície polimérica, um tecido biológico. Como a carga e a profundidade são registradas durante todo o ensaio, cada impressão também mostra a recuperação elástica, a fluência durante o patamar e eventos como trincas ou pop-in.
Como o ensaio funciona
- O indentador se aproxima da superfície e detecta o contato.
- A carga aumenta até um máximo definido em uma taxa controlada. O sensor de profundidade independente registra a penetração o tempo todo.
- A carga é mantida, muitas vezes para que a fluência se estabilize, e depois retirada enquanto a profundidade continua sendo registrada.
- O software analisa a curva de descarga para obter a rigidez e a profundidade de contato e calcula a dureza de indentação e o módulo de elasticidade.
Repetir o ensaio em uma grade produz um mapa de propriedades. Com controle de posição de 0,2 µm, o estudo de mapeamento rápido da NANOVEA posicionou 625 impressões em 0,20 mm² para revelar os grãos e a porosidade de uma cerâmica.
Nano e micro em um só sistema
Os equipamentos de ensaios mecânicos NANOVEA recebem módulos de carga nano e micro que, juntos, cobrem cinco ordens de grandeza de carga. O módulo nano mede filmes finos, materiais macios e fases individuais com cargas na faixa de mN. O módulo micro substitui os microdurômetros convencionais: um único módulo cobre de 0,3 g a 2 kg ou de 6 g a 40 kg, e o estudo da NANOVEA sobre o módulo micro fez impressões Vickers em aço de 0,03 N a 200 N em um CB500.
Por que a arquitetura de medição importa
As cargas são aplicadas verticalmente, sem braço de alavanca ou pivô que possam introduzir movimento lateral ou flexibilidade, e medidas por uma célula de carga independente do atuador. A profundidade é medida por um sensor capacitivo. Os dois sensores operam em uma verdadeira malha fechada de realimentação, de modo que a carga definida é a carga realmente aplicada, mesmo enquanto o material sofre fluência.
Geometria do indentador
- Berkovich: a ponta padrão da nanoindentação; suas três faces se encontram em um ponto que permanece afiado em pequenas profundidades.
- Vickers: de quatro faces, para microdureza comparável à dos durômetros convencionais.
- Knoop: alongado, produz impressões rasas adequadas a camadas finas e à medição de anisotropia.
- Cônico e esférico: para materiais macios e estudos tensão-deformação, nos quais a transição gradual do contato elástico para o plástico é útil.
Ensaios em condições de uso
A dureza e o módulo variam com a temperatura, a umidade e a imersão, sobretudo em polímeros. O estudo da NANOVEA com umidade controlada mediu a queda da dureza de um filme polimérico de cerca de 0,60 GPa para 0,31 GPa quando a umidade relativa subiu de 25% para 75%, com aumento da profundidade de fluência. Os módulos ambientais permitem fazer a mesma medição a quente, a frio, em umidade, em imersão ou no vácuo.
