Dünyanın Önde Gelen Mikro Mekanik Test Cihazı

ŞIMDI DÜNYANIN ÖNDE GELEN

MİKRO MEKANİK TESTLER

Tarafından hazırlanmıştır

PIERRE LEROUX & DUANJIE LI, PhD

GİRİŞ

Standart Vickers Mikro Sertlik Test Cihazları 10 ila 2000 gram kuvvet (gf) arasında kullanılabilir yük aralıklarına sahiptir. Standart Vickers Makro Sertlik Test Cihazları 1 ila 50 Kgf arasında yükler. Bu cihazlar yalnızca yük aralığı bakımından çok sınırlı olmakla kalmaz, aynı zamanda pürüzlü yüzeylerle uğraşırken veya girintiler görsel olarak ölçülemeyecek kadar küçüldüğünde düşük yüklerde de hatalı olurlar. Bu sınırlamalar eski teknolojiye özgüdür ve sonuç olarak, enstrümanlı indentasyon, getirdiği daha yüksek doğruluk ve performans nedeniyle standart seçim haline gelmektedir.

ile NANOVEA'nın dünya lideri mikro mekanik test sistemlerinde Vickers sertliği, tek bir modülde şimdiye kadar mevcut olan en geniş yük aralığıyla (0,3 gram ila 2 Kg veya 6 gram ila 40 Kg) derinliğe karşı yük verilerinden otomatik olarak hesaplanır. Sertliği derinliğe karşı yük eğrilerinden ölçtüğü için, NANOVEA Mikro Modül çok elastik olanlar da dahil olmak üzere her türlü malzemeyi ölçebilir. Ayrıca, sadece Vickers sertliğini değil, aynı zamanda çizik yapışma testi, aşınma, yorulma testi, akma dayanımı ve kırılma tokluğu gibi diğer test türlerine ek olarak doğru elastik modül ve sürünme verilerini de eksiksiz bir kalite kontrol verileri yelpazesi için sağlayabilir.

ŞIMDI DÜNYANIN ÖNDE GELEN MIKRO MEKANIK TEST

Bu uygulama notunda, Mikro Modülün dünyanın önde gelen enstrümanlı girinti ve çizik testini sunmak üzere nasıl tasarlandığı açıklanacaktır. Micro Module'ün geniş aralıklı test özelliği birçok uygulama için idealdir. Örneğin, yük aralığı ince sert kaplamaların doğru sertlik ve elastik modül ölçümlerine izin verir ve daha sonra aynı kaplamaların yapışmasını ölçmek için çok daha yüksek yükler uygulayabilir.

ÖLÇÜM HEDEFI

Mikro Modülün kapasitesi şu şekilde gösterilir NANOVEA CB500 Mekanik Test Cihazı ile
hem girinti hem de çizik testlerini 0,03 ila 200 N arasında geniş bir yük aralığı kullanarak üstün hassasiyet ve güvenilirlikle gerçekleştirir.

NANOVEA

CB500

DAHA FAZLA BİLGİ EDİNİN

TEST KOŞULLARI

Vickers indenter kullanılarak standart bir çelik numune üzerinde bir dizi (3×4, toplam 12 indentasyon) mikro indentasyon gerçekleştirilmiştir. Yük ve derinlik ölçülmüş ve tüm girinti testi döngüsü için kaydedilmiştir. Mikro modülün farklı yüklerde doğru indentasyon testleri gerçekleştirme kapasitesini göstermek için indentasyonlar 0,03 N ila 200 N (0,0031 ila 20,4 kgf) arasında değişen farklı maksimum yüklerde gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, 0,3 gf'den 2 kgf'ye kadar olan daha düşük yük aralığındaki testler için 10 kat daha yüksek çözünürlük sağlamak üzere 20 N'luk isteğe bağlı bir yük hücresinin de mevcut olduğunu belirtmek gerekir.

Mikro Modül kullanılarak, uç yarıçapı 500 μm ve 20 μm olan konik-küresel elmas uç kullanılarak sırasıyla 0,01 N'den 200 N'ye ve 0,01 N'den 0,5 N'ye kadar doğrusal olarak artan yük ile iki çizik testi gerçekleştirilmiştir.

Yirmi Mikroindentasyon testleri, geleneksel Vickers sertlik test cihazlarının performansına kıyasla Mikro Modül sonuçlarının üstün tekrarlanabilirliğini ortaya koyan 4 N'de çelik standart numune üzerinde gerçekleştirilmiştir.

çelik numune üzerinde *mikroindenter

TEST PARAMETRELERI

Girinti Eşlemesinin

HARİTALAMA: 3'E 4 KİŞİ

SONUÇLAR VE TARTIŞMA

Yeni Mikro Modül, Z-motor, yüksek güçlü yük hücresi ve yüksek hassasiyetli kapasitif derinlik sensörünün benzersiz bir kombinasyonuna sahiptir. Bağımsız derinlik ve yük sensörlerinin benzersiz kullanımı, tüm koşullar altında yüksek doğruluk sağlar.

Geleneksel Vickers sertlik testlerinde kare şeklinde girintiler oluşturan elmas kare tabanlı piramit indenter uçları kullanılır. Köşegenin ortalama uzunluğu olan d ölçülerek Vickers sertliği hesaplanabilir.

Karşılaştırma yapmak gerekirse, enstrümanlı indentasyon tekniği NANOVEA'in Mikro Modülü, girinti yükü ve yer değiştirme ölçümlerinden mekanik özellikleri doğrudan ölçer. Girintinin görsel olarak gözlemlenmesine gerek yoktur. Bu, girintinin d değerlerinin belirlenmesinde kullanıcı veya bilgisayar görüntü işleme hatalarını ortadan kaldırır. Çok düşük 0,3 nm gürültü seviyesine sahip yüksek hassasiyetli kapasitör derinlik sensörü, geleneksel Vickers sertlik test cihazlarıyla mikroskop altında görsel olarak ölçülmesi zor veya imkansız olan girintilerin derinliğini doğru bir şekilde ölçebilir.

Buna ek olarak, rakipler tarafından kullanılan konsol tekniği, normal yükü bir yay vasıtasıyla bir konsol kirişine uygular ve bu yük de indenter üzerine uygulanır. Böyle bir tasarımın yüksek yük uygulanması durumunda bir kusuru vardır - konsol kirişi yeterli yapısal sertliği sağlayamaz, bu da konsol kirişinin deformasyonuna ve dolayısıyla indenterin yanlış hizalanmasına yol açar. Buna karşılık, Mikro Modül normal yükü yük hücresine etki eden Z-motoru ve ardından doğrudan yük uygulaması için indenter aracılığıyla uygular. Tüm elemanlar maksimum sertlik için dikey olarak hizalanmıştır ve tam yük aralığında tekrarlanabilir ve doğru girinti ve çizik ölçümleri sağlar.

Yeni Mikro Modülün yakından görünümü

0,03 ILA 200 N ARASINDA GIRINTI

Girinti haritasının görüntüsü ŞEKİL 1'de gösterilmektedir. İki bitişik girinti arasındaki mesafe 10 N'un üzerinde 0,5 mm iken, daha düşük yüklerde 0,25 mm'dir. Örnek aşamasının yüksek hassasiyetli konum kontrolü, kullanıcıların mekanik özelliklerin haritalanması için hedef konumu seçmelerine olanak tanır. Bileşenlerinin dikey hizalanması nedeniyle mikro modülün mükemmel sertliği sayesinde, Vickers indenter 200 N'a kadar (isteğe bağlı 400 N) bir yük altında çelik numuneye nüfuz ederken mükemmel bir dikey yönelim sağlar. Bu, farklı yüklerde numune yüzeyinde simetrik kare şeklinde izler oluşturur.

Mikroskop altında farklı yüklerdeki bireysel girintiler, yeni mikro modülün hem girinti hem de çizik testlerini geniş bir yük aralığında yüksek hassasiyetle gerçekleştirme kapasitesini sergilemek için ŞEKİL 2'de gösterildiği gibi iki çiziğin yanında görüntülenir. Normal Yük ve Çizik Uzunluğu grafiklerinde gösterildiği gibi, konik-küresel elmas uç çelik numune yüzeyinde kaydıkça normal yük doğrusal olarak artmaktadır. Giderek artan genişlik ve derinlikte pürüzsüz düz bir çizik izi oluşturur.

ŞEKİL 1: Girinti Haritası

Mikro Modül kullanılarak, uç yarıçapı 500 μm ve 20 μm olan konik-küresel elmas uç kullanılarak sırasıyla 0,01 N'den 200 N'ye ve 0,01 N'den 0,5 N'ye kadar doğrusal olarak artan yük ile iki çizik testi gerçekleştirilmiştir.

Çelik standart numune üzerinde 4 N'de yirmi Mikroindentasyon testi gerçekleştirilerek Mikro Modül sonuçlarının geleneksel Vickers sertlik test cihazlarının performansına kıyasla üstün tekrarlanabilirliği gösterilmiştir.

A: MIKROSKOP ALTINDA GIRINTI VE ÇIZIK (360X)

B: MIKROSKOP ALTINDA GIRINTI VE ÇIZIK (3000X)

ŞEKİL 2: Farklı maksimum yüklerde Yük ve Yer Değiştirme grafikleri.

Farklı maksimum yüklerde girinti sırasında yük-deplasman eğrileri aşağıda gösterilmiştir ŞEKİL 3. Sertlik ve elastik modül ŞEKİL 4'te özetlenmiş ve karşılaştırılmıştır. Çelik numune, 0,03 ila 200 N (olası aralık 0,003 ila 400 N) arasında değişen test yükü boyunca sabit bir elastik modül sergilemekte ve ortalama ~211 GPa değerine ulaşmaktadır. Sertlik, 100 N'nin üzerindeki maksimum yük altında ölçülen ~6,5 GPa'lık nispeten sabit bir değer sergiler. Yük 2 ila 10 N aralığına düştüğünde, ~9 GPa'lık ortalama bir sertlik ölçülür.

ŞEKİL 3: Farklı maksimum yüklerde Yük ve Yer Değiştirme grafikleri.

ŞEKİL 4: Çelik numunenin farklı maksimum yüklerle ölçülen sertliği ve Young modülü.

0,03 ILA 200 N ARASINDA GIRINTI

Yirmi Mikroindentasyon testi 4N maksimum yükte gerçekleştirilmiştir. Yük-deplasman eğrileri şu şekilde gösterilmiştir ŞEKİL 5 ve sonuçta ortaya çıkan Vickers sertliği ve Young modülü aşağıda gösterilmiştir ŞEKİL 6.

ŞEKİL 5: Mikroindentasyon testleri için 4 N'de yük-deplasman eğrileri.

ŞEKİL 6: Vickers sertliği ve Young's Modülü 4 N'de 20 mikroindentasyon için.

Yük-deplasman eğrileri yeni Mikro Modülün üstün tekrarlanabilirliğini göstermektedir. Çelik standardı, geleneksel Vickers sertlik test cihazı kullanılarak ölçülen 817±18 HV ile karşılaştırıldığında, yeni Mikro Modül tarafından ölçülen 842±11 HV'lik bir Vickers sertliğine sahiptir. Sertlik ölçümünün küçük standart sapması, hem sanayi sektöründe hem de akademik araştırmalarda malzemelerin Ar-Ge ve kalite kontrolünde mekanik özelliklerin güvenilir ve tekrarlanabilir karakterizasyonunu sağlar.

Ayrıca, yük-deplasman eğrisinden 208±5 GPa Young's Modülü hesaplanmıştır ki bu değer, girinti sırasında eksik derinlik ölçümü nedeniyle geleneksel Vickers sertlik test cihazı için mevcut değildir. Yük azaldıkça ve girintinin boyutu küçüldükçe NANOVEA Vickers Sertlik Test Cihazlarına kıyasla tekrarlanabilirlik açısından Mikro Modül avantajları, girintiyi görsel inceleme yoluyla ölçmek artık mümkün olmayana kadar artar.

Sertliği hesaplamak için derinlik ölçmenin avantajı, daha pürüzlü veya Vickers Sertlik Test Cihazlarında sağlanan standart mikroskoplar altında gözlemlenmesi daha zor olan numunelerle uğraşırken de ortaya çıkar.

SONUÇ

Bu çalışmada, dünya lideri yeni NANOVEA Mikro Modülün (200 N aralığı) 0,03 ila 200 N (3 gf ila 20,4 kgf) arasında geniş bir yük aralığı altında nasıl eşsiz tekrarlanabilir ve hassas girinti ve çizik ölçümleri gerçekleştirdiğini gösterdik. İsteğe bağlı daha düşük aralıklı bir Mikro Modül, 0,003 ila 20 N (0,3 gf ila 2 kgf) arasında test sağlayabilir. Z-motorun, yüksek güçlü yük hücresinin ve derinlik sensörünün benzersiz dikey hizalaması, ölçümler sırasında maksimum yapısal sertlik sağlar. Farklı yüklerde ölçülen girintilerin tümü numune yüzeyinde simetrik bir kare şekline sahiptir. Maksimum 200 N yükün çizik testinde kademeli olarak artan genişlik ve derinlikte düz bir çizik izi oluşturulur.

Yeni Mikro Modül, PB1000 (150 x 200 mm) veya CB500 (100 x 50 mm) mekanik taban üzerinde z motorizasyon (50 mm aralık) ile yapılandırılabilir. Güçlü bir kamera sistemi (0,2 mikron konum doğruluğu) ile birlikte sistemler piyasadaki en iyi otomasyon ve haritalama yeteneklerini sağlar. NANOVEA ayrıca, tüm yük aralığında tek bir girinti gerçekleştirerek Vickers girintilerinin doğrulanmasına ve kalibrasyonuna olanak tanıyan benzersiz bir patentli işlev (EP No. 30761530) sunar. Buna karşılık, standart Vickers Sertlik Test Cihazları yalnızca bir yükte kalibrasyon sağlayabilir.

Buna ek olarak, NANOVEA yazılımı kullanıcının Vickers sertliğini gerektiğinde geleneksel yöntem olan girinti köşegenlerini ölçerek ölçmesini sağlar (ASTM E92 & E384 için). Bu belgede gösterildiği gibi, NANOVEA Mikro Modül tarafından gerçekleştirilen derinliğe karşı yük sertlik testi (ASTM E2546 ve ISO 14577), Geleneksel Sertlik Test Cihazlarına kıyasla hassas ve tekrarlanabilirdir. Özellikle mikroskopla gözlemlenemeyen/ölçülemeyen numuneler için.

Sonuç olarak, geniş yük ve test yelpazesi, yüksek otomasyon ve eşleme seçenekleri ile Mikro Modül tasarımının daha yüksek doğruluğu ve tekrarlanabilirliği, geleneksel Vickers sertlik test cihazlarını geçersiz kılmaktadır. Ancak aynı şekilde, şu anda hala sunulan ancak 1980'lerde kusurlarla tasarlanan çizik ve mikro çizik test cihazları da aynı şekilde.

Bu teknolojinin sürekli geliştirilmesi ve iyileştirilmesi, NANOVEA'yı mikro mekanik testlerde bir dünya lideri haline getirmektedir.

Benzer bir uygulamanız var mı?

ŞIMDI BIR UZMANLA GÖRÜŞÜN

FİYATLANDIRMA VE DETAYLARI HIZLI ALIN

Çok Fazlı Metal Nanoindentasyon

Nanoindentasyon Kullanılarak Çok Fazlı Malzemelerin Metalurji Çalışması

Daha fazla bilgi edinin

METALURJİ ÇALIŞMASI
ÇOK FAZLI MALZEMENIN

NANOINDENTASYON KULLANARAK

Tarafından hazırlanmıştır

DUANJIE LI, Doktora & ALEXIS CELESTIN

GİRİŞ

Metalurji, metalik elementlerin yanı sıra bunların metaller arası bileşikleri ve alaşımlarının fiziksel ve kimyasal davranışlarını inceler. Döküm, dövme, haddeleme, ekstrüzyon ve işleme gibi işlemlerden geçen metaller fazlarında, mikro yapılarında ve dokularında değişiklikler yaşarlar. Bu değişiklikler, malzemenin sertlik, mukavemet, tokluk, süneklik ve aşınma direnci gibi çeşitli fiziksel özellikleriyle sonuçlanır. Metalografi genellikle bu tür spesifik fazların, mikroyapının ve dokunun oluşum mekanizmasını öğrenmek için uygulanır.

YEREL MEKANIĞIN ÖNEMI MALZEME TASARIMI IÇIN ÖZELLIKLER

Gelişmiş malzemeler, endüstriyel uygulamalarda hedeflenen mekanik özellikleri elde etmek için genellikle özel bir mikroyapı ve dokuda birden fazla faza sahiptir. Nanoindentasyon malzemelerin mekanik davranışlarını küçük ölçeklerde ölçmek için yaygın olarak uygulanmaktadır ^{i ii}. Bununla birlikte, çok küçük bir alanda girinti için belirli konumları hassas bir şekilde seçmek zor ve zaman alıcıdır. Bir malzemenin farklı fazlarının mekanik özelliklerini yüksek hassasiyet ve zamanında ölçümlerle belirlemek için güvenilir ve kullanıcı dostu bir nano indentasyon testi prosedürü talep edilmektedir.

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu uygulamada, En Güçlü Mekanik Test Cihazı olan NANOVEA PB1000'i kullanarak çok fazlı bir metalürjik numunenin mekanik özelliklerini ölçüyoruz.

Burada, Gelişmiş Pozisyon Kontrolörümüzü kullanarak PB1000'in büyük bir numune yüzeyinin birden fazla fazında (tanecik) nanoindentasyon ölçümlerini yüksek hassasiyet ve kullanıcı dostu bir şekilde gerçekleştirme kapasitesini sergiliyoruz.

NANOVEA

PB1000

TEST KOŞULLARI

Bu çalışmada, çok fazlı bir metalürjik numune kullandık. Numune, girinti testlerinden önce ayna benzeri bir yüzey finişine kadar parlatılmıştır. Numunede aşağıda gösterildiği gibi FAZ 1, FAZ 2, FAZ 3 ve FAZ 4 olmak üzere dört faz tespit edilmiştir.

Gelişmiş Sahne Kontrolörü, farenin konumuna bağlı olarak optik mikroskop altında numune hareketinin hızını otomatik olarak ayarlayan sezgisel bir numune gezinme aracıdır. Fare görüş alanının merkezinden ne kadar uzakta olursa, sahne farenin yönüne doğru o kadar hızlı hareket eder. Bu, tüm numune yüzeyinde gezinmek ve mekanik test için istenen konumu seçmek için kullanıcı dostu bir yöntem sağlar. Test konumlarının koordinatları, yükler, yükleme/boşaltma hızı, bir haritadaki test sayısı vb. gibi bireysel test kurulumlarıyla birlikte kaydedilir ve numaralandırılır. Bu tür bir test prosedürü, kullanıcıların geniş bir numune yüzeyini indentasyon için belirli ilgi alanları açısından incelemesine ve tüm indentasyon testlerini farklı konumlarda tek seferde gerçekleştirmesine olanak tanıyarak çok fazlı metalurjik numunelerin mekanik testleri için ideal bir araç haline getirir.

Bu çalışmada, optik mikroskop altında numunenin spesifik fazlarını NANOVEA Mekanik Test Cihazı üzerinde numaralandırıldığı gibi ŞEKİL 1. Seçilen konumların koordinatları kaydedilir ve ardından aşağıda özetlenen test koşulları altında tek seferde otomatik nanoindentasyon testleri gerçekleştirilir

ŞEKİL 1: NUMUNE YÜZEYINDE NANOINDENTASYON KONUMUNUN SEÇILMESI.

SONUÇLAR: FARKLI FAZLAR ÜZERINDE NANOINDENTASYONLAR

Numunenin farklı aşamalarındaki girintiler aşağıda gösterilmiştir. Numune aşamasının mükemmel pozisyon kontrolünün NANOVEA Mekanik Test Cihazı kullanıcıların mekanik özellik testleri için hedef konumu tam olarak belirlemelerine olanak tanır.

Çentiklerin temsili yük-deplasman eğrileri aşağıda gösterilmiştir ŞEKİL 2ve Oliver ve Pharr Yöntemi kullanılarak hesaplanan karşılık gelen sertlik ve Young's Modülüⁱⁱⁱ 'de özetlenmiş ve karşılaştırılmıştır. ŞEKİL 3.

Bu 1., 2., 3. AŞAMALAR ve 4 sırasıyla ~5.4, 19.6, 16.2 ve 7.2 GPa ortalama sertliğe sahiptir. Nispeten küçük boyut için 2. AŞAMA sertlik ve Young's Modülü değerlerinin daha yüksek standart sapmasına katkıda bulunur.

ŞEKİL 2: YÜK-DEPLASMAN EĞRILERI
NANOINDENTASYONLARIN

ŞEKİL 3: FARKLI FAZLARIN SERTLIK VE YOUNG MODÜLÜ

SONUÇ

Bu çalışmada, Gelişmiş Aşama Kontrolörünü kullanarak büyük bir metalürjik numunenin birden fazla fazı üzerinde nanoindentasyon ölçümleri yapan NANOVEA Mekanik Test Cihazını sergiledik. Hassas konum kontrolü, kullanıcıların büyük bir numune yüzeyinde kolayca gezinmesine ve nanoindentasyon ölçümleri için ilgilenilen alanları doğrudan seçmesine olanak tanır.

Tüm girintilerin konum koordinatları kaydedilir ve ardından ardışık olarak gerçekleştirilir. Böyle bir test prosedürü, bu çalışmadaki çok fazlı metal numune gibi küçük ölçeklerde yerel mekanik özelliklerin ölçümünü önemli ölçüde daha az zaman alıcı ve daha kullanıcı dostu hale getirmektedir. Sert FAZ 2, 3 ve 4, FAZ 1 için ~5,4 GPa'ya kıyasla sırasıyla ~19,6, 16,2 ve 7,2 GPa ortalama sertliğe sahip olarak numunenin mekanik özelliklerini iyileştirmektedir.

Cihazın Nano, Mikro veya Makro modüllerinin tümü ISO ve ASTM uyumlu girinti, çizik ve aşınma test modlarını içerir ve tek bir sistemde mevcut olan en geniş ve en kullanıcı dostu test yelpazesini sağlar. NANOVEA'nın eşsiz ürün yelpazesi, sertlik, Young modülü, kırılma tokluğu, yapışma, aşınma direnci ve diğerleri dahil olmak üzere ince veya kalın, yumuşak veya sert kaplamaların, filmlerin ve alt tabakaların tüm mekanik özelliklerini belirlemek için ideal bir çözümdür.

i Oliver, W. C.; Pharr, G. M., Malzeme Araştırmaları Dergisi, Cilt 19, Sayı 1, Ocak 2004, s.3-20
ii Schuh, C.A., Materials Today, Cilt 9, Sayı 5, Mayıs 2006, s. 32-40
iii Oliver, W. C.; Pharr, G. M., Malzeme Araştırmaları Dergisi, Cilt 7, Sayı 6, Haziran 1992, s.1564-1583

Benzer bir uygulamanız var mı?

ŞIMDI BIR UZMANLA GÖRÜŞÜN

FİYATLANDIRMA VE DETAYLARI HIZLI ALIN

Seramikler: Tane Tespiti için Nanoindentasyon Hızlı Haritalama

GİRİŞ

Nanoindentasyon malzemelerin mekanik davranışlarını küçük ölçeklerde ölçmek için yaygın olarak uygulanan bir teknik haline gelmiştir.^{i ii}. Bir nanoindentasyon ölçümünden elde edilen yüksek çözünürlüklü yük-yer değiştirme eğrileri, sertlik, Young modülü, sürünme, kırılma tokluğu ve diğerleri dahil olmak üzere çeşitli fiziko-mekanik özellikler sağlayabilir.

Hızlı Haritalama Girintisinin Önemi

Nanoindentasyon tekniğinin daha da yaygınlaştırılması için önemli bir darboğaz zaman tüketimidir. Geleneksel nanoindentasyon prosedürüyle mekanik özellik haritalaması kolayca saatler sürebilir ve bu da tekniğin yarı iletken, havacılık, MEMS, seramik karolar gibi tüketici ürünleri ve diğerleri gibi seri üretim endüstrilerinde uygulanmasını engeller.

Hızlı haritalamanın seramik karo imalat endüstrisinde önemli olduğu kanıtlanabilir; Hardness ve Young'ın tek bir seramik karo üzerindeki modül haritalamaları, yüzeyin ne kadar homojen olduğunu gösteren bir veri dağılımı sunabilir. Bu haritada bir karo üzerindeki daha yumuşak bölgeler ana hatlarıyla çizilebilir ve birinin evinde her gün meydana gelen fiziksel etkilerden dolayı arızalanmaya daha yatkın yerler gösterilebilir. Karşılaştırmalı çalışmalar için farklı tipte karolar üzerinde, kalite kontrol süreçlerinde ise karo tutarlılığını ölçmek için benzer karolardan oluşan bir parti üzerinde haritalamalar yapılabilir. Hızlı haritalama yöntemiyle ölçüm kurulumlarının kombinasyonu kapsamlı, aynı zamanda doğru ve verimli olabilir.

ÖLÇÜM HEDEFI

Bu çalışmada, Nanovea Mekanik Test CihazıFastMap modunda, bir zemin karosunun mekanik özelliklerini yüksek hızlarda haritalamak için kullanılır. Nanovea Mekanik Test Cihazının yüksek hassasiyet ve tekrarlanabilirlikle iki hızlı nanoindentasyon eşlemesi gerçekleştirme kapasitesini sergiliyoruz.

Test Koşulları

Nanovea Mekanik Test Cihazı, bir Berkovich girintisi kullanılarak bir yer karosu üzerinde FastMap Modu ile bir dizi nano girinti gerçekleştirmek için kullanıldı. Oluşturulan iki girinti matrisi için test parametreleri aşağıda özetlenmiştir.

Tablo 1: Test parametre özeti.

SONUÇLAR & TARTIŞMA 

Şekil 1: 625 girintili sertlik eşlemesinin 2B ve 3B görünümü.

Şekil 2: Taneyi gösteren 625 girintili matrisin mikrografı.

0,20 mm'lik bir yüzeyde 625 girintili bir matris gerçekleştirildi² büyük görünür taneciklerin bulunduğu alan. Bu tanecik (Şekil 2), karonun genel yüzeyinden daha düşük bir ortalama sertliğe sahipti. Nanovea Mekanik Yazılımı, kullanıcının Şekil 1'de gösterilen sertlik dağılım haritasını 2D ve 3D modunda görmesine olanak tanır. Yazılım, numune tablasının yüksek hassasiyetli konum kontrolünü kullanarak, kullanıcıların bu gibi alanları derinlemesine hedeflemesine olanak tanır. mekanik özelliklerin haritalanması.

Şekil 3: 1600 girintili sertlik eşlemesinin 2B ve 3B görünümü.

Şekil 4: 1600 girintili matrisin mikrografı.

Yüzeyin homojenliğini ölçmek için aynı karo üzerinde 1600 girintili bir matris de oluşturuldu. Burada kullanıcı yine 3D veya 2D modunda sertlik dağılımını (Şekil 3) ve girintili yüzeyin mikroskop görüntüsünü görme olanağına sahiptir. Sunulan sertlik dağılımına dayanarak, yüksek ve düşük sertlik veri noktalarının eşit şekilde dağılmasından dolayı malzemenin gözenekli olduğu sonucuna varılabilir.

Geleneksel nanoindentasyon prosedürleriyle karşılaştırıldığında, bu çalışmadaki FastMap modu önemli ölçüde daha az zaman alıcı ve daha uygun maliyetlidir. Sertlik ve Young Modülü de dahil olmak üzere mekanik özelliklerin hızlı niceliksel haritalanmasına olanak tanır ve seri üretimde çeşitli malzemelerin kalite kontrolü için kritik olan tane tespiti ve malzeme tutarlılığı için bir çözüm sunar.

SONUÇ

Bu çalışmada, Nanovea Mekanik Test Cihazının FastMap modunu kullanarak hızlı ve hassas nanoindentasyon haritalaması yapma kapasitesini sergiledik. Seramik karo üzerindeki mekanik özellik haritaları, yüzey tanelerini tespit etmek ve bir yüzeyin homojenliğini yüksek hızda ölçmek için kademelerin konum kontrolünü (0,2 µm doğrulukla) ve kuvvet modülü hassasiyetini kullanır.

Bu çalışmada kullanılan test parametreleri matrisin boyutuna ve numune malzemesine göre belirlenmiştir. Toplam girinti döngüsü süresini girinti başına 3 saniyeye (veya her 10 girinti için 30 saniyeye) optimize etmek için çeşitli test parametreleri seçilebilir.

Nanovea Mekanik Test Cihazının Nano ve Mikro modüllerinin tümü ISO ve ASTM uyumlu girinti, çizilme ve aşınma test cihazı modlarını içerir ve tek bir sistemde mevcut en geniş ve en kullanıcı dostu test aralığını sağlar. Nanovea'nın eşsiz ürün yelpazesi, ince veya kalın, yumuşak veya sert kaplamaların, filmlerin ve alt katmanların sertlik, Young Modülü, kırılma tokluğu, yapışma, aşınma direnci ve diğerleri dahil olmak üzere tüm mekanik özelliklerini belirlemek için ideal bir çözümdür.

Ayrıca, pürüzlülük gibi diğer yüzey ölçümlerine ek olarak girinti, çizik ve aşınma izinin yüksek çözünürlüklü 3D görüntülenmesi için isteğe bağlı 3D temassız profil oluşturucu ve AFM Modülü mevcuttur.

Yazar: Duanjie Li, Doktora Pierre Leroux ve Jocelyn Esparza tarafından revize edilmiştir

Nanoindentasyon ile Biyolojik Doku Sertlik Değerlendirmesi

Biyolojik Doku Nanoindentasyonunun Önemi

Geleneksel mekanik testler (sertlik, yapışma, sıkıştırma, delinme, akma dayanımı vb.), dokulardan kırılgan malzemelere kadar çok çeşitli gelişmiş malzemelerin bulunduğu günümüzün kalite kontrol ortamlarında daha fazla hassasiyet ve güvenilirlik gerektirir. Geleneksel mekanik enstrümantasyon, gelişmiş malzemeler için gereken hassas yük kontrolünü ve çözünürlüğü sağlayamamaktadır. Biyomalzemelerle ilgili zorluklar, son derece yumuşak malzemeler üzerinde doğru yük kontrolü yapabilen mekanik testlerin geliştirilmesini gerektirmektedir. Bu malzemeler, uygun özellik ölçümünü sağlamak için geniş derinlik aralığına sahip çok düşük mN altı test yükleri gerektirir. Buna ek olarak, birçok farklı mekanik test türü tek bir sistem üzerinde gerçekleştirilebilir ve bu da daha fazla işlevsellik sağlar. Bu, biyomalzemeler üzerinde çizilme direnci ve akma dayanımı hata noktalarına ek olarak sertlik, elastik modül, kayıp ve depolama modülü ve sürünme dahil olmak üzere bir dizi önemli ölçüm sağlar.

 

Ölçüm Hedefi

Bu uygulamada Nanovea'nın nanoindentasyon modundaki mekanik test cihazı, prosciutto'nun yağ, açık et ve koyu et bölgelerinde bir biyomalzeme ikamesinin 3 ayrı alanının sertliğini ve elastik modülünü incelemek için kullanılmıştır.

Nano indentasyon, ASTM E2546 ve ISO 14577 enstrümanlı indentasyon standartlarına dayanmaktadır. Bilinen geometriye sahip bir girinti ucunun, kontrollü artan normal yük ile test malzemesinin belirli bir bölgesine sürüldüğü yerleşik yöntemleri kullanır. Önceden ayarlanmış bir maksimum derinliğe ulaşıldığında, tamamen gevşeme gerçekleşene kadar normal yük azaltılır. Yük, bir piezo aktüatör tarafından uygulanır ve yüksek hassasiyetli bir yük hücresi ile kontrollü bir döngüde ölçülür. Deneyler sırasında numune yüzeyine göre indenter pozisyonu yüksek hassasiyetli kapasitif sensör ile izlenir. Elde edilen yük ve yer değiştirme eğrileri, test edilen malzemenin mekanik yapısına özgü veriler sağlar. Oluşturulan modeller, ölçülen verilerle kantitatif sertlik ve modül değerlerini hesaplar. Nanoindentasyon, nanometre ölçeklerinde düşük yük ve penetrasyon derinliği ölçümleri için uygundur.

Sonuçlar ve Tartışma

Aşağıdaki tablolar sertlik ve Young modülünün ölçülen değerlerini ortalamalar ve standart sapmalarla birlikte sunmaktadır. Yüksek yüzey pürüzlülüğü, küçük girinti boyutu nedeniyle sonuçlarda büyük değişikliklere neden olabilir.

Yağ bölgesi et bölgelerinin yaklaşık yarısı kadar sertliğe sahipti. Et muamelesi koyu renkli et alanının açık renkli et alanından daha sert olmasına neden olmuştur. Elastik modül ve sertlik, yağ ve et bölgelerinin ağızda hissedilen çiğnenebilirliği ile doğrudan ilişkilidir. Yağlı ve açık renkli et bölgeleri 60 saniye sonra koyu renkli ete göre daha yüksek oranda sünmeye devam etmiştir.

Detaylı Sonuçlar - Yağ

Detaylı Sonuçlar - Hafif Et

Detaylı Sonuçlar - Koyu Et

Sonuç

Bu uygulamada Nanovea'nın mekanik test cihazı nanoindentasyon modunda, yüksek numune yüzey pürüzlülüğünün üstesinden gelirken yağ ve et alanlarının mekanik özelliklerini güvenilir bir şekilde belirledi. Bu, Nanovea'nın mekanik test cihazının geniş ve eşsiz kapasitesini ortaya koydu. Sistem aynı anda son derece sert malzemeler ve yumuşak biyolojik dokular üzerinde hassas mekanik özellik ölçümleri sağlar.

Piezo tabla ile kapalı döngü kontrolündeki yük hücresi, sert veya yumuşak jel malzemelerin 1 ila 5kPa arasında hassas ölçümünü sağlar. Aynı sistemi kullanarak, biyomalzemeleri 400N'ye kadar daha yüksek yüklerde test etmek mümkündür. Yorulma testi için çok döngülü yükleme kullanılabilir ve düz silindirik bir elmas uç kullanılarak her bölgedeki akma dayanımı bilgileri elde edilebilir. Ayrıca, Dinamik Mekanik Analiz (DMA) ile viskoelastik özellikler kayıp ve depolama modülleri, kapalı döngü yük kontrolü kullanılarak yüksek doğrulukla değerlendirilebilir. Aynı sistem üzerinde çeşitli sıcaklıklarda ve sıvılar altında testler de yapılabilmektedir.

Nanovea'nın mekanik test cihazı biyolojik ve yumuşak polimer/jel uygulamaları için üstün bir araç olmaya devam ediyor.

ŞIMDI, BAŞVURUNUZ HAKKINDA KONUŞALIM

CANLI SOHBET