纳米压痕
纳米压痕概述
纳米压痕是表征小长度尺度材料机械性能的强大工具。它使研究人员能够以前所未有的准确度和精确度测量和分析材料特性,例如硬度、弹性模量、断裂韧性、屈服强度和疲劳。纳米压痕还提供了模拟现实条件(例如高温或低温、液体、湿度或真空环境)的重要手段。不同的压头类型可适应不同的样品形状和尺寸,同时在聚合物、金属、复合材料和陶瓷等多种材料上获得一致的结果。
目录
传统压痕测试的局限性
传统的压痕测试在小长度尺度上测量材料特性的能力受到限制。它们也无法为不同形状和尺寸的材料以及复杂的复合材料或陶瓷提供准确和精确的结果。纳米压痕是一种更先进的测试方法,使研究人员能够测量和分析材料特性,如硬度、弹性模量、断裂韧性、屈服强度和疲劳,比传统压痕测试具有更高的准确度和精密度。它还能够模拟现实世界的条件,例如高温或低温、液体、湿度或真空环境。不同的压头类型可用于适应不同的样品形状和尺寸,同时仍然可以在多种材料(包括聚合物、金属、复合材料和陶瓷)中提供一致的结果。
纳米压痕的优点
纳米压痕是在纳米尺度上表征材料的强大工具。与传统压痕测试相比,它为研究人员提供了多种优势,包括在测量硬度、弹性模量、断裂韧性、屈服强度和疲劳等材料特性时具有更高的准确性和精密度。纳米压痕还提供了压头类型选择方面的灵活性,以适应不同的样品形状和尺寸,同时仍然在包括聚合物、金属、复合材料和陶瓷在内的各种材料中提供一致的结果。此外,它还可以模拟现实条件,例如高温或低温环境、液体浸没测试或湿度/真空暴露。因此,纳米压痕已成为准确评估纳米级材料行为的宝贵工具。
具有独立负载和深度传感器的 NANOVEA 压电执行器与线圈执行器相比的优势
具有独立负载和深度传感器的 NANOVEA 压电执行器在很多方面都优于传统的线圈执行器。该系统采用压电堆栈,能够以纳米分辨率产生强大的力。压电执行器能够实时测量负载和位移,从而提供更好的控制和再现性,从而可以在测试期间进行精确调整。此外,压电执行器的噪声水平远低于线圈执行器,因此可以进行更精确的测量。
探索纳米压痕测试
用nanovea机械测试器
NANOVEA 纳米压痕软件特点
- 餐馆菜谱
- 输出原始数据和图像
- 实时显示
- 自动报告
- 多语言支持
- 比较同一或多个样本的曲线和结果
- DMA和连续刚度
- 真正的深度和负载反馈控制加载
NANOVEA 先进的纳米压痕自动化
- 快速地图。硬度和弹性模量的映射(每次压痕3秒)。
- Broadview地图选择工具。缝合图像的高级绘图
- 自动化的多样品测试(处理高达50毫米的高度差异
- 导航+:用户友好的表面导航成像
- 快速方法,自动表面检测和自动分析
- 负载和深度的直接简易校准工具
- 单一缩进区域功能(欧洲专利号3076153)
- 可量化的压头质量检查(欧洲专利号3076153)。
- 向导(正在申请专利)。自动测试参数生成器
- 可保存的所有宏伟的菜谱程序
标准
Nanovea按照既定标准进行划痕测试,确保评估材料机械性能的准确和可靠的结果,同时还提供为独特应用设计的定制测试解决方案。
- ASTM E384 – 材料显微压痕硬度的标准测试方法
- ASTM G171 – 使用金刚石触针测量材料划痕硬度的标准测试方法
- ASTM E2546 – 仪器化压痕测试的标准实践
- ASTM B933 – 粉末冶金 (PM) 材料显微压痕硬度的标准测试方法
- ASTM D4065 – 塑料标准实践:动态机械性能:程序的测定和报告
- ISO 14577 – 金属材料 – 硬度和材料参数的仪器化压痕测试
- DIN 50359 – 金属材料的通用硬度测试 – 参考块的校准
模拟现实世界的条件
高温和低温、液体、湿度和真空
高温
低温
液态
湿度
抽气机
纳米压痕测试已成为小规模研究各种材料机械性能的重要技术。然而,此类测试的准确性取决于模拟现实条件。这就是模拟高温和低温、液体环境和真空发挥作用的地方。这些因素对所研究材料的机械性能有重大影响。例如,低温测试可以深入了解与许多工业和太空应用相关的低温下的材料行为。同样,研究潮湿和液体环境中的材料可以模拟材料在生物应用中遇到的条件。因此,在纳米压痕测试过程中纳入这些现实因素至关重要,以提高其准确性并更好地了解材料性能和行为。
纳米压痕测量与分析技术
纳米压痕是一种多功能技术,使研究人员能够在纳米尺度上分析各种材料特性。纳米压痕过程中分析的特性包括硬度、弹性模量及其与温度或湿度的关系。还检查了恒定载荷和深度控制下的蠕变、应力松弛,以及从连续刚度 (CSM) 和多载荷循环导出的应力-应变曲线。还可以研究其他性能,例如恢复深度、恢复率、损耗和储能模量、断裂韧性、屈服强度和压缩。
此外,纳米压痕可用于通过执行频率和温度扫描来研究疲劳、穿刺阻力、附着力和动态机械分析 (DMA)。马氏硬度与深度、塑性和弹性变形以及视觉维氏硬度是可以通过纳米压痕评估的其他特性。这种广泛的特性使纳米压痕成为表征材料和了解其在各种条件下行为的强大工具。
硬度和弹性模量
纳米压痕测试是一种用于测量纳米尺度材料机械性能的技术。纳米压痕测试获得的两个关键参数是硬度和弹性模量。在本文中,硬度是指材料对由压痕引起的塑性变形的抵抗力。另一方面,弹性模量描述了材料抵抗弹性变形的能力。这两种测量方法一起可以产生有关材料机械行为的重要信息,特别是在传统机械测试方法可能不适用的小长度范围内。这些值对各种应用中的材料性能具有重大影响,包括涂层、薄膜和其他纳米结构材料的性能。
断裂韧性
断裂韧性是材料科学的一个重要方面,特别是在纳米压痕测试领域。该参数测量材料在特定负载条件下对裂纹萌生和扩展的抵抗力。在纳米技术领域,材料变得越来越小、越来越复杂,了解材料的断裂韧性变得前所未有的重要。纳米压痕测试是一种广泛使用的测量断裂韧性的技术,因为它可以深入了解材料的纳米结构和亚微米尺度的机械行为。通过在纳米级压头上施加特定的载荷,人们可以观察材料中裂纹的形成和扩展,从而获得有关断裂韧性的有价值的信息。
屈服强度和疲劳
屈服强度和疲劳是使用纳米压痕测量的关键性能之一。屈服强度是材料开始塑性变形的载荷,而疲劳则衡量材料在重复载荷下抵抗结构破坏(导致渐进损坏)的能力。
蠕变和松弛
蠕变和松弛是纳米压痕测试期间可以测量的两个重要机械性能。蠕变是指材料由于恒定载荷而随着时间的推移逐渐变形,而松弛是指在恒定应变下应力随着时间的推移而减小。这两种特性都可以通过纳米压痕测试进行分析,使研究人员能够更好地了解材料在不同条件下的行为。
应力和应变测量
应力和应变测量是纳米压痕测试过程中不可或缺的一部分,可提供有关样品在施加载荷下的变形行为的宝贵信息。应力是样品每单位面积所承受的力,而应变是由此产生的变形。它们一起可以深入了解材料的行为,包括刚度和硬度。在纳米压痕测试中,准确测量应力和应变的能力对于理解和预测材料对外力的响应至关重要。
损耗和储能模量
最后,可以从纳米压痕测试中提取的其他两个重要参数是损耗模量和储能模量。损耗模量是变形过程中耗散能量的量度,与材料的阻尼振动能力有关。另一方面,存储模量是变形过程中存储的能量的量度,与材料的刚度有关。这些特性共同为研究人员提供了有关材料弹性和粘弹性特性的重要信息。
通过获得所述参数的精确测量,研究人员和工程师可以设计和优化满足特定机械要求的材料。
压头类型
纳米压痕测试对于寻求测量极小材料机械性能的研究人员来说是一个有价值的工具。通过使用各种类型的压头,研究人员可以准确、精确地测量材料的硬度和其他性能。维氏和伯科维奇压头通常用于测量各种软质和硬质材料的硬度和弹性模量。维氏硬度在高负载下更具有抵抗力,而伯科维奇对更薄的涂层更敏感。立方角压头可在较低的力下用于测量断裂韧性,圆锥球形压头可用于软金属和塑料材料。在测量高孔隙率材料时,圆锥球形压头还可以提供更广泛的接触。努氏压头与维氏压头相似,但形状细长。例如,当材料含有纤维时,这可以测量硬度的方向差异。扁平压头非常适合破碎小颗粒或测量各种材料的极限屈服强度。专用刀金刚石可用于测试光纤等圆柱形零件的故障。每个压头都有其独特的性能,研究人员必须根据其具体应用仔细选择合适的压头,以确保数据准确和精确。纳米压痕测试是一种强大的方法,有望为研究过程提供有价值的分析数据,从而可以更精确地测量材料的机械性能。
总结
总之,纳米压痕是在原子尺度上测量和分析材料特性的强大工具。由于其高精度和准确度,它比传统压痕测试具有许多优势。由于变量和测试参数数量众多,为您的应用选择正确的设置以确保准确的结果可能会让人不知所措。幸运的是,我们知识渊博的 NANOVEA 代表可以就选择适当的测量和分析技术提供指导,并模拟高温或低温、液体、湿度和真空等现实条件。立即利用我们的实时聊天,或使用联系表进行更深入的咨询。期待很快可以收到你的来信!