纳米机械测试

准静态Nanoindentation

定量地描述小体积材料的力学性能

准静态纳米压痕技术综述

准静态纳米压痕已经成为材料纳米力学表征的标准技术。雷竞技网页版准静态纳米压痕测试是通过使用几何定义良好的探针以高度控制的方式对样品施加和去除负载来进行的。

在纳米压痕过程中,传感器施加一个力,并连续测量探针位移,以产生传统的力与位移曲线。由此产生的力与位移曲线可以作为材料的“机械指纹”,从中可以确定定量的纳米级材料性能。力量的Hysitron nanoindenters采用独特的三板电容式传感器设计,测量纳米压痕探头的力和位移。这种换能器设计提供了一个无与伦比的噪音地板和超低的工作力。

用于电容式传感器的严格控制的结构和校准标准与精密加工的刚性纳米压痕探头相结合,可对任何材料进行可量化的、可靠的测量。

对测得的力与位移曲线(特别是卸载段)的分析为用户提供了关于样品力学性能的定量信息。从准静态纳米压痕测试中通常获得的值为减小模量(Er)及硬度(H).然而,还可以获得其他信息,如断裂韧性、刚度、分层力和膜厚。

所有Hysitron独立纳米压痕系统都能够原位SPM成像。在测试之前和/或测试之后使用相同的探针扫描样品表面,可以精确地放置测试以及观察变形事件或测试后的样品恢复。雷竞技贴吧

布鲁克的准静态纳米压痕设计具有最大的通用性。标准配备所有Hysitron独立纳米压痕系统,并配备标准最大力高达10 mN,噪声底面小于30 nN,准静态纳米压痕涵盖了大量样品测试的可能性。

熔融石英上的力-位移曲线显示了典型的弹塑性材料响应,并得到了准静态纳米压痕后石英表面的原位SPM图像,显示了残余压痕印象。

准静态纳米压痕如何工作

示意图说明布鲁克的三板电容式传感器操作高精度力应用在纳米压痕。

布鲁克的纳米压痕传感器在其操作上是独特的,是世界上唯一使用三板电容设计的纳米压痕系统。位移测量是通过运行两个交流信号,彼此180°相位差到三片电容式传感器的顶部和底部。交流信号由中心(浮动)板观测到,信号的和对应于测量的位移。为了施加负载,在换能器的下板上施加直流偏置,以静电吸引中心板向下。交流信号和的结果差异导致交流信号和的偏移,从而位移的变化。

准静态纳米压痕数据分析

准静态纳米压痕测试分析显示曲线拟合超过增加负载压痕测试校准探针形状。

hyysron纳米压痕系统包括准静态数据分析包,该包使用标准模型拟合力与位移曲线的初始卸载部分,以提取还原模量(Er)及硬度(H)的值。

准静态测试可以使用先进的分析软件包计算纳米压痕探针面积函数,以确保探针几何形状的任何变化都被考虑在内。

利用纳米压痕测量机械性能

纳米压痕是一种用于定量表征小体积材料力学性能的强大技术。通过对试验过程中得到的力-位移曲线进行合适的模型拟合,可以在纳米和微观尺度上测量材料的弹性模量、硬度、蠕变、应力松弛、界面粘附和断裂韧性等性能。