类别。实验室检测

高温下的原位磨损测量

原位磨损测量在高温下

使用摩擦仪

编写者

李端杰，博士

简介

线性可变差动变压器（LVDT）是一种用于测量线性位移的坚固电气变压器。它已被广泛用于各种工业应用，包括电力涡轮机、液压系统、自动化、飞机、卫星、核反应堆和许多其他应用。

在本研究中，我们展示了 NANOVEA 的 LVDT 和高温模块附加组件摩擦仪允许在高温磨损过程中测量测试样品磨损轨迹深度的变化。这使得用户能够将磨损过程的不同阶段与 COF 的演变联系起来，这对于提高对高温应用材料的磨损机制和摩擦学特性的基本了解至关重要。

测量目标

在这项研究中，我们想展示NANOVEA T50摩擦仪在高温下现场监测材料磨损过程的能力。

不同温度下硅酸铝陶瓷的磨损过程是以控制和监测的方式模拟出来的。

NANOVEA

T50

测试程序

摩擦学行为，如摩擦系数，COF，以及硅酸铝陶瓷板的耐磨性是由NANOVEA摩擦仪评估的。硅酸铝陶瓷板被加热炉从室温RT加热到高温（400℃和800℃），然后在这些温度下进行磨损测试。

为了比较，当样品从800°C冷却到400°C，然后再冷却到室温时，进行了磨损测试。一个AI2O3球头（6毫米直径，100级）被用于测试样品。在现场对COF、磨损深度和温度进行了监测。

测试参数

的引脚在磁盘上的测量

磨损率K是用公式K=V/(Fxs)=A/(Fxn)来评估的，其中V是磨损体积，F是法向载荷，s是滑动距离，A是磨损轨道的截面积，n是旋转次数。用NANOVEA光学剖面仪评估了表面粗糙度和磨损轨迹轮廓，并用光学显微镜检查了磨损轨迹的形态。

结果与讨论

图1和图2分别显示了现场记录的COF和磨痕深度。在图1中，"-I "表示当温度从RT增加到高温时进行的试验。"D "代表温度从800°C的较高温度下降。

如图1所示，在不同温度下测试的样品在整个测量过程中表现出可比的COF约为0.6。如此高的COF导致了加速的磨损过程，产生了大量的碎屑。如图2所示，在磨损测试期间，通过LVDT监测磨损轨迹深度。在样品加热前和样品冷却后的室温下进行的测试表明，硅酸铝陶瓷板在RT时表现出渐进的磨损过程，在整个磨损测试过程中，磨损轨迹深度逐渐增加，分别为~170和~150μm。

相比之下，高温（400°C和800°C）下的磨损试验表现出不同的磨损行为--磨损过程开始时，磨损轨迹深度迅速增加，随着试验的继续进行，它的速度减慢。在400°C-I、800°C和400°C-D温度下进行的试验的磨损轨迹深度分别为~140、~350和~210μm。

图1. 在不同温度下进行的针盘测试中的摩擦系数

图2. 不同温度下硅酸铝陶瓷板的磨损痕迹深度的演变

不同温度下硅酸铝陶瓷板的平均磨损率和磨损轨迹深度是用 NANOVEA 光学剖析器的概述如下图3.磨损轨迹的深度与使用LVDT记录的深度一致。硅酸铝陶瓷板在800°C时显示出大幅增加的磨损率，约为0.5 mm3/Nm，而在400°C以下的温度下，磨损率低于0.2 mm3/N。硅酸铝陶瓷板在短暂的加热过程后并没有表现出明显增强的机械/三态性能，在热处理之前和之后拥有相当的磨损率。

硅酸铝陶瓷，也被称为熔岩和奇石，在加热处理之前是柔软的，可以加工。在高达1093°C的高温下进行长时间的烧制，可以大幅提高其硬度和强度，之后需要进行钻石加工。这样一个独特的特性使硅酸铝陶瓷成为雕塑的理想材料。

在这项研究中，我们表明，在短时间内以低于烧制所需的温度（800°C对1093°C）进行热处理并不能改善硅酸铝陶瓷的机械和摩擦学特性，这使得适当的烧制成为这种材料在实际应用中使用前的必要过程。

图3. 不同温度下样品的磨损率和磨损轨迹深度

结论

基于本研究的综合摩擦学分析，我们表明，硅酸铝陶瓷板在从室温到800℃的不同温度下表现出相当的摩擦系数。然而，在800°C时，它显示出大幅增加的磨损率，约为0.5 mm3/Nm，显示出对这种陶瓷进行适当热处理的重要性。

NANOVEA摩擦仪能够评估材料在高达1000℃高温下应用的摩擦学特性。原位COF和磨损轨迹深度测量的功能使用户能够将磨损过程的不同阶段与COF的演变联系起来，这对于提高对高温下使用的材料的磨损机制和摩擦学特性的基本认识至关重要。

NANOVEA摩擦仪使用符合ISO和ASTM标准的旋转和线性模式提供精确和可重复的磨损和摩擦测试，并在一个预集成系统中提供可选的高温磨损、润滑和三相腐蚀模块。NANOVEA无与伦比的产品系列是确定薄或厚、软或硬的涂层、薄膜和基材的全部摩擦学特性的理想解决方案。

可选的3D非接触式轮廓仪，除了用于其他表面测量（如粗糙度）外，还可用于磨损轨迹的高分辨率3D成像。

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使用三维光学轮廓仪进行鱼鳞表面分析

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鱼鳞表面分析

使用三维光学轮廓仪

编写者

安德烈-诺维茨基

简介

使用 NANOVEA 研究鱼鳞的形态、图案和其他特征 3D 非接触式光学轮廓仪。这种生物样本的精致性质及其非常小和高角度的凹槽也凸显了轮廓仪非接触技术的重要性。鳞片上的凹槽被称为环状物，可以通过研究来估计鱼的年龄，甚至可以区分不同生长速度的时期，类似于树的年轮。这对于管理野生鱼类种群以防止过度捕捞非常重要。

三维非接触式轮廓仪在生物研究中的重要性

与其他技术如触摸探针或干涉测量术不同，3D非接触式光学剖面仪使用轴向色差，几乎可以测量任何表面。由于开放分期，样品的大小可能变化很大，不需要样品准备。在表面轮廓测量过程中获得纳米通过宏观范围的特征，不受样品反射率或吸收的影响。该仪器具有先进的测量高表面角度的能力，无需软件对结果进行操作。任何材料都很容易测量，无论它是透明的、不透明的、镜面的、扩散的、抛光的还是粗糙的。该技术提供了一种理想的、广泛的和用户友好的功能，可以最大限度地提高表面研究，以及结合2D和3D功能的好处。

测量目标

在这个应用中，我们展示了NANOVEA ST400，一个带有高速传感器的3D非接触式轮廓仪，提供了对尺度表面的全面分析。

该仪器已经被用来扫描整个样品，同时对中心区域进行了更高的分辨率扫描。还测量了刻度的外侧和内侧的表面粗糙度以进行比较。

NANOVEA

ST400

外尺度的三维和二维表面特征

外尺度的三维视图和假彩色视图显示了类似于指纹或树环的复杂结构。这为用户提供了一个直接的工具，从不同的角度直接观察刻度的表面特征。外尺度的各种其他测量结果与尺度的外侧和内侧的比较一起显示。

表面粗糙度比较

结论

在这个应用中，我们展示了NANOVEA 3D非接触式光学轮廓仪是如何以各种方式描述鱼鳞的。

使用NANOVEA 3D非接触光学轮廓仪对鱼鳞的形态、图案和其他特征进行了研究。这种生物样品的精致性质，以及它非常小和高角度的凹槽，也突出了剖面仪非接触技术的重要性。鳞片上的凹槽被称为“环”，可以通过研究来估计鱼的年龄，甚至可以区分不同生长速率的时期，就像树木的年轮一样。这对于管理野生鱼类种群以防止过度捕捞是非常重要的信息。

这里显示的数据仅代表分析软件中可用的一部分计算结果。

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聚合物的动态机械分析（DMA）频率扫描

DMA频率扫描

在聚合物上使用纳米压痕

编写者

李端杰，博士

简介

动态机械分析的重要性扫频测试

应力的变化频率通常会导致复数模量的变化，而复数模量是聚合物的关键机械性能。例如，当车辆在道路上行驶时，轮胎会遭受周期性的高变形。当汽车加速到更高的速度时，压力和变形的频率会发生变化。这种变化会导致轮胎粘弹性特性的变化，而轮胎粘弹性特性是汽车性能的重要因素。需要对不同频率下聚合物的粘弹性行为进行可靠且可重复的测试。 NANOVEA 的 Nano 模块机械测试仪通过高精度压电执行器产生正弦负载，并使用超灵敏称重传感器和电容器直接测量力和位移的演变。简单的设置和高精度的结合使其成为动态机械分析频率扫描的理想工具。

粘弹性材料在经历变形时同时表现出粘性和弹性特征。高分子材料中的长分子链促成了其独特的粘弹性能，即结合了弹性固体和牛顿流体的特性。应力、温度、频率和其他因素都对粘弹性能起作用。动态机械分析，也被称为DMA，通过施加正弦波应力和测量应变的变化来研究材料的粘弹性行为和复合模量。

测量目标

在此应用中，我们使用最强大的机械测试仪 NANOVEA PB1000 在不同 DMA 频率下研究抛光轮胎样品的粘弹性特性。纳米压痕模式。

NANOVEA

PB1000

测试条件

频率（Hz）。

0.1, 1.5, 10, 20

每个频率下的蠕变时间。

50秒

振荡电压

0.1 V

装载电压

1 V

压头类型

球形

金刚石 | 100 μm

结果与讨论

在最大载荷下的动态机械分析频率扫描可以在一次测试中快速简单地测量样品在不同载荷频率下的粘弹性能。不同频率下的载荷和位移波的相移和振幅可以用来计算各种基本的材料粘弹性能，包括 储存模数, 损耗模数 和 谭 (δ) 正如以下图表所总结的那样。

在本研究中，1、5、10和20赫兹的频率对应于每小时约7、33、67和134公里的速度。随着测试频率从0.1到20赫兹的增加，可以观察到存储模量和损失模量都在逐渐增加。当频率从0.1增加到1赫兹时，Tan（δ）从~0.27下降到0.18，然后在达到20赫兹的频率时，它逐渐增加到~0.55。DMA扫频可以测量储存模量、损失模量和Tan (δ)的趋势，这提供了关于单体运动和交联以及聚合物的玻璃转变的信息。通过在扫频过程中使用加热板提高温度，可以获得不同测试条件下分子运动性质的更完整的图像。

负荷和深度的演变

完整的DMA频率扫描

不同频率下的载荷和深度与时间的关系

存储模量

在不同的频率下

亏损模式

在不同的频率下

TAN (δ)

在不同的频率下

结论

在这项研究中，我们展示了NANOVEA机械测试仪在轮胎样品上进行动态机械分析频率扫描测试的能力。该测试测量了轮胎在不同频率的应力下的粘弹性能。随着加载频率从0.1到20赫兹的增加，轮胎显示出储存和损失模量的增加。它提供了关于轮胎在不同速度下运行的粘弹性行为的有用信息，这对于提高轮胎的性能以实现更平稳、更安全的骑行至关重要。DMA扫频试验可以在不同的温度下进行，以模拟轮胎在不同天气下的真实工作环境。

在NANOVEA机械测试仪的纳米模块中，快速压电的负载应用与单独的高灵敏度应变计的负载测量是独立的。这在动态机械分析中具有明显的优势，因为深度和载荷之间的相位是直接从传感器收集的数据中测量的。相位的计算是直接的，不需要进行数学建模，因为数学建模会增加所产生的损失和存储模量的不精确性。而基于线圈的系统则不是这样。

总之，DMA测量损耗和存储模量、复合模量和Tan（δ）作为接触深度、时间和频率的函数。可选的加热阶段允许在DMA期间测定材料的相变温度。NANOVEA机械测试仪在一个平台上提供无与伦比的多功能纳米和微米模块。纳米和微米模块都包括划痕测试器、硬度测试器和磨损测试器模式，在单个模块上提供了最广泛和最友好的测试范围。

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菲涅尔透镜拓扑图

新鲜透镜

使用三维轮廓仪测量尺寸

编写者

李端杰和Benjamin Mell

简介

透镜是一种轴对称的光学装置，用来传输和折射光线。一个简单的透镜由单一的光学元件组成，用于收敛或发散光线。尽管球形表面并不是制作透镜的理想形状，但它们通常被用作玻璃研磨和抛光后最简单的形状。

菲涅尔透镜由一系列同心环组成，这些环是简单透镜的薄部分，宽度只有千分之几英寸。与具有相同光学性能的传统透镜相比，菲涅尔透镜孔径大，焦距短，设计紧凑，减少了所需材料的重量和体积。由于菲涅尔透镜的薄几何结构，很少的光由于吸收而丢失。

3D非接触式轮廓测量法在菲涅尔透镜检查中的重要性

菲涅尔透镜广泛应用于汽车工业、灯塔、太阳能和航空母舰的光学着陆系统。用透明塑料模制或冲压透镜可以提高其生产成本效益。菲涅尔透镜的使用质量主要取决于其同心环的精度和表面质量。与接触式探针技术不同，NANOVEA 光学轮廓仪在不接触表面的情况下执行 3D 表面测量，避免产生新划痕的风险。色光技术非常适合精确扫描复杂形状，例如不同几何形状的镜片。

菲涅尔透镜原理图

透明塑料菲涅尔透镜可以通过成型或冲压制造。准确和有效的质量控制对于揭示有缺陷的生产模具或冲压件至关重要。通过测量同心环的高度和间距，将测量值与透镜制造商给出的规格值进行比较，可以发现生产的变化。

对镜片轮廓的精确测量可确保模具或印章被正确加工以符合制造商的规格。此外，印章可能随着时间的推移而逐渐磨损，导致其失去最初的形状。持续偏离镜片制造商的规格是一个积极的迹象，表明需要更换模具。

测量目标

在这个应用中，我们展示了NANOVEA ST400，一个带有高速传感器的3D非接触式轮廓仪，为复杂形状的光学元件提供全面的3D轮廓分析。为了证明我们的色光技术的卓越能力，轮廓分析是在菲涅尔透镜上进行。

NANOVEA

ST400

本研究使用的2.3" x 2.3" 亚克力菲涅尔透镜包括

一系列的同心环和复杂的锯齿状横截面轮廓。

它有一个1.5英寸的焦距，2.0英寸的有效尺寸直径。

每英寸有125条沟，折射率为1.49。

菲涅尔透镜的NANOVEA ST400扫描显示，同心环的高度明显增加，从中心向外移动。

2D FALSE COLOR

高度代表

3D视图

剖析

巅峰与谷底

剖面图的尺寸分析

结论

在这个应用中，我们展示了NANOVEA ST400非接触式光学轮廓仪精确测量菲涅尔透镜的表面形貌。

使用NANOVEA分析软件，可以从复杂的锯齿状轮廓准确地确定高度和间距的尺寸。用户可以通过比较制造的镜片的环高和节距尺寸与理想的环规格，有效地检查生产模具或印章的质量。

这里显示的数据仅代表分析软件中可用的一部分计算结果。

NANOVEA光学轮廓仪几乎可以测量任何领域的表面，包括半导体、微电子、太阳能、光纤、汽车、航空航天、冶金、加工、涂层、制药、生物医学、环境和许多其他领域。

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机加工零件检查

机械零件

使用三维轮廓测量法根据CAD模型进行检测

作者。

李端杰，博士

订正

Jocelyn Esparza

简介

各个行业对能够创造复杂几何形状的精密加工的需求一直在上升。从航空航天、医疗和汽车，到科技齿轮、机械和乐器，不断的创新和演变将期望和精度标准推向新的高度。因此，我们看到对严格的检测技术和仪器的需求上升，以确保产品的最高质量。

三维非接触式轮廓仪在零件检测中的重要性

将加工好的零件的属性与它们的CAD模型进行比较，对于验证公差和对生产标准的遵守是至关重要的。在服务期间的检查也是至关重要的，因为零件的磨损可能需要更换。及时发现任何偏离所需规格的情况将有助于避免昂贵的维修、生产停顿和声誉受损。

与接触式探针技术不同，NANOVEA 光学轮廓仪以零接触方式执行 3D 表面扫描，从而以最高精度快速、精确、无损地测量复杂形状。

测量目标

在这个应用中，我们展示了NANOVEA HS2000，一个带有高速传感器的三维非接触式轮廓仪，进行尺寸、半径和粗糙度的全面表面检测。

所有这些都在40秒内完成。

NANOVEA

HS2000

CAD模型

对加工件的尺寸和表面粗糙度的精确测量对于确保其符合所需的规格、公差和表面光洁度至关重要。下面是要检测的零件的三维模型和工程图。

错误的颜色视图

CAD模型的假彩色视图和扫描的加工零件表面在图3中进行了比较。样品表面的高度变化可以通过颜色的变化来观察。

如图2所示，从三维表面扫描中提取三个二维轮廓，以进一步验证加工件的尺寸公差。

概况比较和结果

图3至图5中显示了轮廓1至3。通过将测量的轮廓与CAD模型进行比较来进行定量公差检查，以维护严格的制造标准。轮廓1和轮廓2测量弯曲加工件上不同区域的半径。轮廓2的高度变化在156毫米的长度上为30微米，符合所需的±125微米的公差要求。

通过设置公差限值，分析软件可以自动确定加工件的合格或不合格。

被加工零件表面的粗糙度和均匀性对保证其质量和功能起着重要作用。图6是从被加工零件的母扫描中提取的表面积，用于量化表面光洁度。平均表面粗糙度(Sa)为2.31 μ m。

结论

在这项研究中，我们展示了配备了高速传感器的NANOVEA HS2000非接触式轮廓仪是如何进行尺寸和粗糙度的全面表面检测的。

高分辨率扫描使用户能够测量加工零件的详细形态和表面特征，并将其与CAD模型进行定量比较。该仪器还能够检测到任何缺陷，包括划痕和裂纹。

先进的轮廓分析作为一个无与伦比的工具，不仅可以确定加工的零件是否满足设定的规格，还可以评估磨损部件的故障机制。

这里显示的数据只代表了每个NANOVEA光学剖面仪所配备的高级分析软件所能进行的部分计算。

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摩擦磨损评估

作者。

李端杰，博士

订正

Jocelyn Esparza

简介

微动是“一种特殊的磨损过程，发生在两种材料之间的接触区域，受振动或其他力的微小相对运动。”当机器在运行时，用螺栓或钉固定的连接处，不打算移动的部件之间，以及摆动的联轴器和轴承，不可避免地会发生振动。这种相对滑动运动的振幅通常在微米到毫米的数量级。这种重复的低振幅运动造成严重的局部机械磨损和表面材料转移，可能导致生产效率降低，机器性能甚至损坏机器。

量化的重要性
摩擦磨损评估

微动磨损通常涉及接触表面发生的多种复杂磨损机制，包括二体磨损、粘附和/或微动疲劳磨损。为了了解微动磨损机理并选择最佳的微动磨损防护材料，需要可靠且定量的微动磨损评估。微动磨损行为受工作环境的显着影响，如位移幅度、法向载荷、腐蚀、温度、湿度和润滑等。多才多艺摩擦仪可以模拟不同的实际工作条件，将是微动磨损评估的理想选择。

Steven R. Lampman，《ASM手册》。第19卷：疲劳和断裂
http://www.machinerylubrication.com/Read/693/fretting-wear

测量目标

在这项研究中，我们评估了不锈钢SS304样品在不同振荡速度和温度下的摩擦磨损行为，以展示 纳诺威 T50 摩擦仪以良好的控制和监测方式模拟了金属的摩擦磨损过程。

NANOVEA

T50

测试条件

不锈钢SS304样品的抗摩擦磨损性是通过以下方式进行评估的 NANOVEA 使用直线往复式磨损模块的摩擦仪。一个WC（直径6毫米）球被用作反面材料。磨损轨迹是用 NANOVEA 三维非接触式轮廓仪。

摩擦试验是在室温（RT）和200 °为了研究高温对SS304样品的抗摩擦磨损性的影响，在200摄氏度的温度下，样品台上的加热板对样品进行加热。在摩擦试验期间，样品台上的加热板将样品加热到200℃。 °C.磨损率。 K使用公式评估 K=V/(F×s)，其中 V 是磨损的体积。 F 是法向载荷，和 s 是滑动距离。

请注意，在本研究中使用WC球作为反面材料的例子。任何具有不同形状和表面处理的固体材料都可以使用定制的夹具来模拟实际应用情况。

测试参数

的磨损测量

结果与讨论

三维磨损轨迹剖面可以直接和准确地确定通过计算的磨损轨迹体积损失。 NANOVEA 分析软件。

在100转/分的低速和室温下进行的往复式磨损试验显示出0.014毫米的小磨损轨迹³.相比之下，在1000转/分的高速下进行的摩擦磨损试验产生了一个大得多的磨损轨迹，体积为0.12毫米。³.这种加速的磨损过程可能是由于在摩擦磨损试验中产生的高热和强烈的振动，这促进了金属碎片的氧化，并导致严重的三体磨损。在200℃的高温下进行的摩擦磨损试验 °C形成了一个较大的磨损轨迹，为0.27毫米³.

在1000转/分的摩擦磨损试验中，磨损率为1.5×10^-4 毫米³/Nm，与100rpm下的往复磨损试验相比，几乎是9倍。在高温下进行的摩擦磨损试验进一步加速了磨损率，达到3.4×10^-4 毫米³/Nm。在不同的速度和温度下测得的耐磨性有如此大的差异，表明了正确模拟摩擦磨损对现实应用的重要性。

当测试条件的微小变化被引入摩擦系统时，磨损行为会发生巨大的变化。该系统的多功能性 NANOVEA 摩擦仪可以测量各种条件下的磨损，包括高温、润滑、腐蚀和其他。通过先进的电机进行精确的速度和位置控制，用户可以在0.001到5000rpm的速度范围内进行磨损测试，使其成为研究/测试实验室研究不同摩擦学条件下的摩擦磨损的理想工具。

不同条件下的摩擦磨损轨迹

在光学显微镜下

三维磨损痕剖面图

在基本理解方面提供更多的洞察力
的摩擦磨损机制

磨损轨迹的结果汇总

使用不同的测试参数进行测量

结论

在这项研究中，我们展示了以下的能力 NANOVEA 摩擦仪以良好的控制和定量的方式评估不锈钢SS304样品的摩擦磨损行为。

测试速度和温度对材料的抗摩擦磨损性起着关键作用。摩擦过程中的高热和强烈振动导致SS304样品的磨损大大加快，接近9倍。200℃的高温 °C进一步增加了磨损率至3.4×10^-4 毫米³/Nm。

的多功能性。 NANOVEA 摩擦仪使其成为测量各种条件下摩擦磨损的理想工具，包括高温、润滑、腐蚀和其他条件。

NANOVEA 摩擦仪采用符合ISO和ASTM标准的旋转和线性模式，提供精确和可重复的磨损和摩擦测试，在一个预集成系统中可选择高温磨损、润滑和三相腐蚀模块。我们无与伦比的产品系列是确定薄或厚、软或硬的涂层、薄膜和基材的全部摩擦学特性的理想解决方案。

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药用片剂表面粗糙度检测

药用片剂

使用三维轮廓仪测试粗糙度

作者。

Jocelyn Esparza

简介

片剂是当今最流行的药物剂量。每片都是由活性物质(产生药理作用的化学物质)和非活性物质(崩解剂、粘合剂、润滑剂、稀释剂——通常以粉末的形式)组合而成。活性和非活性物质然后被压缩或模压成固体。然后，根据制造商的规格，药片或涂层或非涂层。

为了有效，片剂涂层需要遵循片剂上压印的标识或字符的精细轮廓，它们需要足够稳定和坚固，以便在处理片剂的过程中存活下来，而且在涂层过程中不能导致片剂相互粘连。目前的片剂通常有一个多糖和聚合物为基础的涂层，其中包括颜料和增塑剂等物质。最常见的两种片剂包衣是薄膜包衣和糖衣。与糖衣相比，薄膜涂层不那么笨重，更耐用，而且在准备和应用时不那么费时。然而，薄膜涂料更难隐藏片剂的外观。

片剂包衣对于防潮、掩盖成分的味道以及使片剂更容易吞咽是必不可少的。更重要的是，片剂包衣能控制药物释放的位置和速度。

测量目标

在这个应用中，我们使用 NANOVEA光学分析器 和先进的Mountains软件来测量和量化各种名牌压制药丸（1个涂层和2个非涂层）的地形，以比较它们的表面粗糙度。

假设安非他命（涂层）由于具有保护性涂层，其表面粗糙度将最低。

NANOVEA

HS2000

测试条件

用Nanovea HS2000扫描了三个批次的名牌药用压片。
使用高速线传感器测量各种表面粗糙度参数，符合ISO 25178标准。

扫描区域

2 x 2 mm

侧面扫描分辨率

5 x 5 μm

扫描时间

4秒

样品

结果与讨论

在扫描片剂后，用先进的Mountains分析软件进行了表面粗糙度研究，计算出每个片剂的表面平均值、均方根值和最大高度。

计算出的数值支持这样的假设：由于有保护层包裹其成分，所以爱必妥的表面粗糙度较低。泰诺表明，在所有三种测量的药片中，泰诺的表面粗糙度最高。

制作了每块平板表面地形的2D和3D高度图，显示了测量到的高度分布。从五块平板中选出一块来代表每个品牌的身高地图。这些高度图是视觉检测外围表面特征(如凹坑或山峰)的好工具。

总结

在这项研究中，我们分析和比较了三种名牌压制药丸的表面粗糙度。Advil, Tylenol, 和Excedrin。事实证明，Advil的平均表面粗糙度最低。这可以归因于包裹药物的橙色涂层的存在。相比之下，Excedrin和Tylenol都没有涂层，但是，它们的表面粗糙度仍然彼此不同。事实证明，泰诺的平均表面粗糙度在所有研究的药片中是最高的。

使用 NANOVEA 使用带有高速线传感器的HS2000，我们能够在不到1分钟的时间内测量5片药。这可以证明对今天生产中数百个药片的质量控制测试很有用。

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微粒：压缩强度和微压痕

微小颗粒物

压缩强度和微压痕
通过测试盐类

作者。
Jorge Ramirez

修订者：:
Jocelyn Esparza

简介

在开发和改进今天看到的新的和现有的微粒子和微特征（支柱和球体）方面，压缩强度已经成为质量控制测量的关键。微粒子有各种形状和大小，可以由陶瓷、玻璃、聚合物和金属开发。其用途包括药物输送、食品增味、混凝土配方等诸多方面。控制微粒子或微特征的机械性能是其成功的关键，需要有能力定量地描述其机械完整性

深度与负载压缩强度的重要性

标准的抗压测量仪器不能承受低负荷，不能提供足够的微粒子的深度数据。通过使用纳米或显微压痕在这种情况下，纳米或微粒子（软或硬）的压缩强度可以被准确和精确地测量。

测量目标

在本应用说明中，我们测量了含有 "盐 "的压缩强度的 NANOVEA机械测试仪 在微压痕模式下。

NANOVEA

CB500

测试条件

最大力

30 N

装载率

60 N/min

卸载率

60 N/min

压头类型

平板冲床

钢｜直径1毫米

载荷与深度曲线

结果与讨论

粒子1和粒子2的高度、破坏力和强度

颗粒失效被确定为力与深度曲线的初始斜率开始明显下降的点。这种行为表明材料已经达到了屈服点，不再能够抵抗所施加的压缩力。一旦超过了屈服点，压痕深度开始在加载期间呈指数级增长。这些行为可以在下面看到载荷与深度的关系曲线两个样本都是如此。

结论

综上所述，我们已经说明了如何 NANOVEA 机械测试仪 在微压痕模式下，是对微粒子进行压缩强度测试的一个重要工具。尽管测试的颗粒是由相同的材料制成的，但我们怀疑本研究中测得的不同的失效点可能是由于颗粒中预先存在的微裂缝和不同的颗粒尺寸造成的。应该注意的是，对于脆性材料，声发射传感器可以在测试中测量裂纹扩展的开始。

ǞǞǞ NANOVEA 机械测试仪 提供的深度位移分辨率低至亚纳米级。
这使得它也成为研究非常脆弱的微观粒子或特征的伟大工具。对于柔软和易碎的
使用我们的纳米压痕模块，可以实现低至0.1mN的负载。

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球轴承：高力耐磨性研究

简介

球轴承使用球来减少旋转摩擦并支撑径向和轴向载荷。与两个相互滑动的平坦表面相比，轴承座圈之间的滚动球产生的摩擦系数 (COF) 要低得多。球轴承经常暴露在高接触应力水平、磨损和高温等极端环境条件下。因此，滚珠在高负载和极端环境条件下的耐磨性对于延长滚珠轴承的使用寿命、减少维修和更换的成本和时间至关重要。
几乎所有涉及运动部件的应用中都可以找到滚珠轴承。它们通常用于航空航天和汽车等运输行业以及制造指尖陀螺和滑板等产品的玩具行业。

高负载下的滚珠轴承磨损评估

滚珠轴承可由多种材料制成。常用材料包括不锈钢和铬钢等金属或碳化钨 (WC) 和氮化硅 (Si3n4) 等陶瓷。为了确保制造的球轴承具有适合给定应用条件的所需耐磨性，需要在高负载下进行可靠的摩擦学评估。摩擦学测试有助于以受控和监测的方式量化和对比不同球轴承的磨损行为，从而为目标应用选择最佳候选轴承。

测量目标

在这项研究中，我们展示了 Nanovea 摩擦仪作为比较不同球轴承在高载荷下耐磨性的理想工具。

图 1：轴承测试的设置。

测试程序

通过 Nanovea Tribometer 评估不同材料制成的球轴承的摩擦系数、COF 和耐磨性。 P100 粒度砂纸用作计数器材料。使用仪器检查滚珠轴承的磨损痕迹 纳诺瓦 磨损测试结束后的 3D 非接触式轮廓仪。测试参数总结于表1中。磨损率， K使用公式评估 K=V/(F×s)，其中 V 是磨损的体积。 F 是法向载荷和 s 是滑动距离。球磨损疤痕由 纳诺瓦 3D 非接触式轮廓仪可确保精确的磨损量测量。
自动电动径向定位功能允许摩擦计在测试期间减小磨损轨迹的半径。这种测试模式称为螺旋测试，它确保滚珠轴承始终在砂纸的新表面上滑动（图 2）。它显着提高了球耐磨测试的重复性。先进的内部速度控制20位编码器和外部位置控制16位编码器提供精确的实时速度和位置信息，允许连续调节转速，以实现接触处恒定的线性滑动速度。
请注意，本研究中使用 P100 粒度砂纸来简化各种球材料之间的磨损行为，并且可以用任何其他材料表面代替。可以替代任何固体材料来模拟各种材料联轴器在实际应用条件下（例如在液体或润滑剂中）的性能。

图 2：砂纸上滚珠轴承的螺旋道次示意图。

表 1：磨损测量的测试参数。

结果与讨论

磨损率是决定球轴承使用寿命的重要因素，而低摩擦系数则有助于提高轴承性能和效率。图 3 比较了测试过程中不同滚珠轴承相对于砂纸的 COF 变化。在磨损测试中，铬钢球的 COF 增加了约 0.4，而 SS440 和 Al2O3 球轴承的 COF 增加了约 0.32 和约 0.28。另一方面，WC 球在整个磨损测试中表现出恒定的 COF，约为 0.2。在每次测试中都可以看到可观察到的 COF 变化，这是由于滚珠轴承相对于粗糙砂纸表面的滑动引起的振动。

图 3：磨损测试期间 COF 的演变。

图 4 和图 5 比较了分别用光学显微镜和 Nanovea 非接触式光学轮廓仪测量后的滚珠轴承的磨损痕迹，表 2 总结了磨损轨迹分析的结果。 Nanovea 3D轮廓仪精确确定滚珠轴承的磨损量，从而可以计算和比较不同滚珠轴承的磨损率。可以看出，在磨损测试后，与陶瓷球（即 Al2O3 和 WC）相比，Cr 钢和 SS440 球表现出更大的扁平磨痕。铬钢和 SS440 球的磨损率相当，分别为 3.7×10-3 和 3.2×10-3 m3/N m。相比之下，Al2O3球的耐磨性增强，磨损率为7.2×10-4 m3/N·m。 WC球在浅磨损轨迹区域几乎没有出现轻微划痕，导致磨损率显着降低至3.3×10-6 mm3/N·m。

图 4：测试后滚珠轴承的磨损痕迹。

图 5：球轴承上磨痕的 3D 形态。

表 2：球轴承的磨损痕迹分析。

图 6 显示了四个滚珠轴承在砂纸上产生的磨损痕迹的显微镜图像。很明显，WC 球产生了最严重的磨损轨迹（去除了其路径中几乎所有的沙粒）并且具有最好的耐磨性。相比之下，Cr钢和SS440球在砂纸的磨损轨迹上留下了大量的金属碎片。
这些观察结果进一步证明了螺旋测试益处的重要性。它确保滚珠轴承始终在砂纸的新表面上滑动，从而显着提高耐磨测试的可重复性。

图 6：砂纸上不同滚珠轴承的磨损痕迹。

结论

球轴承在高压下的耐磨性对其使用性能起着至关重要的作用。陶瓷球轴承在高应力条件下具有显着增强的耐磨性，并减少了轴承维修或更换的时间和成本。在这项研究中，与钢轴承相比，WC 球轴承表现出更高的耐磨性，使其成为发生严重磨损的轴承应用的理想选择。
Nanovea 摩擦试验机设计具有高扭矩能力，可承受高达 2000 N 的负载，精确控制的电机可实现 0.01 至 15,000 rpm 的转速。它使用符合 ISO 和 ASTM 的旋转和线性模式提供可重复的磨损和摩擦测试，并在一个预集成系统中提供可选的高温磨损和润滑模块。这一无与伦比的范围允许用户模拟滚珠轴承的不同严酷工作环境，包括高应力、磨损和高温等。它也是定量评估高级耐磨材料在高载荷下摩擦学行为的理想工具。
Nanovea 3D 非接触式轮廓仪提供精确的磨损量测量，并作为分析磨损轨迹详细形态的工具，为磨损机制的基本理解提供更多见解。

编写者
李端杰博士、乔纳森·托马斯和皮埃尔·勒鲁

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简介

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用于尺寸研究的非接触式轮廓测量

纳诺瓦 3D 非接触式轮廓仪使用基于色光的技术来测量任何材料表面：透明、不透明、镜面、漫射、抛光或粗糙。与接触式探针技术不同，非接触式技术可以在狭小的区域内进行测量，并且不会由于尖端按压较软的塑料材料而导致变形而增加任何固有误差。与焦点变化技术相比，基于色光的技术还提供卓越的横向和高度精度。 Nanovea Profiler 可以直接扫描大型表面，无需缝合，并在几秒钟内对零件的长度进行轮廓分析。由于轮廓仪能够测量表面，无需任何复杂的算法来处理结果，因此可以测量纳米到宏观范围的表面特征和高表面角度。