- Главная
- Физика поверхности
- Микро/нанотвердомер с функцией скретч-тестирования
Микро/нанотвердомер с функцией скретч-тестирования
- Обзор
- Характеристики
- Отзывы0
![«Nanovea», США](/wa-data/public/shop/brands/311/311.150.png)
Настольный прибор для комплексного контроля и измерения механических свойств микро- и наноструктурированных материалов, тонких фольг и пленок, а также покрытий и упрочняющих слоев толщиной от 0,01 до 100 мкм. Реализует методы наноиндентирования и царапания (скретч-тест). Полностью автоматизированное выполнение измерений, моторизованный предметный столик для перемещения образца, оптический микроскоп высокого разрешения с цифровой камерой позволяют максимально упростить технологический контроль и исследования в нанометровом диапазоне.
Особенности:
- метод измерительного индентирования позволяет определять твердость по невосстановленному отпечатку путем измерения зависимости нагрузки от внедрения и обладает следующими преимуществами:
- полнофункциональный метод царапания (скретч-тест) и метод измерительного индентирования реализованы на одной измерительной головке, что дает возможность проведения комплексного контроля параметров пленок, покрытий и упрочняющих слоев;
- цифровой оптический микроскоп высокого разрешения с переменным увеличением позволяет выполнять оперативный контроля полученных отпечатков/царапин в выбранной области измерений;
- наличие моторизованной системы перемещения образца (предметного столика) дает возможность проведения серии измерений в автоматическом режиме на заданном участке поверхности исследуемого образца, с целью получения большой статистической выборки результатов;
- прибор не требует применения специальных мер акустической и виброзащиты.
Метод измерений
Метод измерительного индентирования, называемый также методом наноиндентирования, заключается в следующем: твердая игла (индентор) известной формы под действием наргузки Р вдавливается в поверхность образца с постоянной скоростью. При достижении заданной нагрузки Рmax или глубины вдавливания hmax движение останавливается на определенное время для выдержки материала под нагрузкой. После этого индентор отводится в обратном направлении. В процессе вдавливания (нагружения) и отвода (разгрузки) индентора производится непрерывная запись значений нагрузки и соответствующих смещений. Результирующая зависимость представляет собой кривую нагрузка-внедрение
Область применения
Метод измерительного индентирования наиболее часто применяется для измерения механических свойств тонких пленок, покрытий и упрочняющих слоев толщиной менее 10 мкм, а также для контроля свойств отдельных фаз или включений в микро и наноструктурированных материалах. При измерении механических свойств тонких пленок необходимо учитывать тот факт, что глубина распространения пластической деформации под индентором приблизительно равна радиусу площади контакта индентора.
Поэтому характерный размер площади отпечатка индентора не должен превышать толщины измеряемого покрытия. В противном случае на результат измерений оказывают влияния свойства подложки
Преимущества метода измерительно индентирования. Контролируемые параметры.
Как было показано выше, метод измерительного индентирования обеспечивает наибольшую из всех существующих методов измерения твердости локальность и прецизионность измерений.
Отсутствие необходимости измерения размера отпечатка оптическим микроскопом позволяет автоматизировать процесс контроля и набирать большой объем результатов измерений для статистической обработки, что кардинально повышает достоверность измерений.
Существенным отличием метода измерительного индентирования от всех других методов измерения твердости является возможность измерения модуля упругости (Юнга), коэффициента упругого восстановления, ползучести, трещиностойкости и др.
Царапание (скретч-тест)
Описание метода
Скретч-тест — метод контроля механических свойств пленок, покрытий и поверхностных слоев путем царапания поверхности твердым наконечником с контролируемой нагрузкой (постоянной или переменной). Контроль размеров царапины осуществляется, как правило, профилометром или оптическим микроскопом. В качестве дополнительных параметров при царапании могут измеряться также боковая (латеральная) сила сопротивления царапанию, глубина внедрения индентора, акустический сигнал, возникающий при хрупком разрушении покрытия. В микро/нанотвердомере Константа-МНТ (СТ) реализованы режимы царапания с постоянной и переменной нагрузкой с одновременным контролем боковой силы. Измерение размеров царапины осуществляется с помощью цифрового оптического микроскопа высокого разрешения с переменным увеличением.
Области применения
Измерение твердости царапанием: один из классических методов, незаслуженно забытый в наши дни. В литературе этот метод принято называть склерометрией. Его суть заключается в сравнении ширины царапин, полученных при одинаковых условиях на эталонном образце с известными свойствами и на поверхности исследуемого материала
Измерение адгезии, прочности и трещиностойкости
Царапание с переменной нагрузкой позволяет характеризовать покрытия по различным параметрам, включая адгезионные и прочностные свойства. Эта методика позволяет определять также нагрузку, при которой происходит отрыв покрытия от подложки.Такие испытания носят в основном качественный характер и позволяют сравнивать между собой однотипные покрытия при соблюдении одинаковых условий эксперимента (форма наконечника, прикладываемые нагрузки и т.д.).
Измерение износостойкости
Наличие дополнительного датчика боковой нагрузки позволяет использовать прибор для трибологических испытаний. Одним из наиболее широко распространенных способов таких измерений является нанесение царапин с одновременной регистрацией латеральной силы, действующей на наконечник, и последующим расчетом коэффициента трения как отношения латеральной нагрузки к нормальной.
Другим важным режимом трибологических испытаний является многоцикловое истирание, при котором наконечник проходит по одной и той же траектории на поверхности образца с поддерживаемой постоянной нормальной нагрузкой. При этом регистрируется нормальное смещение наконечника и действующая на него латеральная нагрузка в зависимости от времени испытания.
Преимущества метода царапания
Позволяет проводить комплексное исследование физико-механических параметров поверхностных слоев и покрытий, включая прочностные, адгезионные, трибологические и др.
Метод может быть адаптирован для создания различных механических воздействий на защитные и функциональные покрытия путем варьирования в широких пределах прикладываемых нагрузок и применения наконечников различной формы и, таким образом, использоваться для проведения испытаний, приближенных к реальным условиям эксплуатации изделий.
Условия эксплуатации прибора и требования к образцам
Конструкция прибора разработана таким образом, чтобы минимизировать влияние внешних воздействий на измерения. Однако необходимо помнить, что прецизионные измерения в микро и нанометровом диапазоне требуют особого подхода к условиям эксплуатации прибора и подготовке образцов.
Требования к условиям эксплуатации:
- прибор должен размещаться на горизонтальной жесткой опоре, исключающей вибрации. Рекомендуется разместить прибор отдельно от рабочего места оператора;
- в рабочем помещении должны отсутствовать шум и низкочастотные вибрации;
- диапазон рабочих температур: 25+/-10 °C, влажность до 75%. Температура в помещении в процессе измерений должна меняться более чем на 1 °С (желательна система кондиционирования воздуха);
- во время измерений прибор должен быть изолирован от воздействия воздушных потоков (сквозняков, вентиляции и пр.).
Требования к образцам:
- необходимо обеспечить тщательную очистку поверхности в области измерений от всех загрязнений (включая отпечатки пальцев). Для очистки рекомендуется пользоваться спиртом или другими растворителями, не оставляющими осадка и разводов;
- при подготовке образца шероховатость поверхности в области измерений должна быть существенно меньше глубины индентирования или царапания;
- поверхность в области измерений должна располагаться горизонтально. Если образцы помещаются непосредственно на предметный стол, то их грани должны быть плоскопараллельны. В противном случае необходимо использовать специальные держатели;
- образцы должны быть жесткие. Тонкие пластины должны быть закреплены на жесткой подложке.
Характеристики
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Производитель | «Nanovea», США |
Микро/нанотвердомер с функцией скретч-тестирования отзывы
Ультразвуковые дефектоскопы Ручные спектрометры Портативные рентгеновские аппараты Ультразвуковые толщиномеры Твердомеры Толщиномеры покрытий