Наноиндентор

Наноиндентор является основным компонентом для испытаний на твердость при вдавливании , используемых в наноиндентировании . С середины 1970 - х годов наноиндентирование стало основным методом измерения и тестирования очень малых объемов механических свойств. Наноиндентирование, также называемое глубинным зондированием или инструментальным индентированием , приобрело популярность с развитием машин, которые могли регистрировать небольшую нагрузку и смещение с высокой точностью и достоверностью. ^[1]^[2] Данные о нагрузке и смещении можно использовать для определения модуля упругости , твердости, предела текучести , вязкости разрушения , твердости при царапании и свойств износа . ^[3]

Типы

Стандартный индентор Берковича , представляющий собой трехгранную пирамиду, где a = 65,03°

В настоящее время используется множество типов наноинденторов, отличающихся в основном геометрией кончика. Среди многочисленных доступных геометрий есть трех- и четырехсторонние пирамиды , клинья , конусы , цилиндры , нити и сферы . Несколько геометрий стали общепризнанным общепринятым стандартом благодаря их широкому использованию и хорошо известным свойствам; например, наноинденторы Берковича, кубического угла, Виккерса и Кнупа . Чтобы соответствовать требуемой высокой точности, наноинденторы должны быть изготовлены в соответствии с определениями ISO 14577-2 ^[4] и проверены и измерены с помощью оборудования и стандартов, прослеживаемых до Национального института стандартов и технологий (NIST). Кончик индентора может быть сделан острым, плоским или закругленным до цилиндрической или сферической формы. Материалом для большинства наноинденторов является алмаз и сапфир , хотя могут использоваться и другие твердые материалы, такие как кварц , кремний , вольфрам , сталь , карбид вольфрама и почти любой другой твердый металл или керамический материал . Алмаз является наиболее часто используемым материалом для наноиндентирования из-за его свойств твердости, теплопроводности и химической инертности . В некоторых случаях для специальных применений может потребоваться электропроводящий алмаз, который также доступен.

Держатели

Наноиндентеры устанавливаются на держатели, которые могут быть стандартной конструкции от производителя оборудования для наноиндентирования или индивидуальной конструкции. Материалом держателя может быть сталь, титан , обрабатываемая керамика, другие металлы или жесткие материалы. В большинстве случаев индентор крепится к держателю с помощью процесса жесткой металлической связи. Металл образует молекулярную связь с обоими материалами, будь то алмаз-сталь, алмаз-керамика и т. д.

Угловые измерения

Размеры наноинденторов очень малы, некоторые менее 50 микрометров (0,0020 дюйма), и сделаны с точной угловой геометрией для достижения высокоточных показаний, необходимых для наноиндентирования. Приборы, которые измеряют углы на более крупных объектах, такие как транспортиры или компараторы, не являются ни практичными, ни достаточно точными для измерения углов наноинденторов даже с помощью микроскопов . Для точных измерений используется лазерный гониометр для измерения углов алмазных наноинденторов. Поверхности наноинденторов тщательно отполированы и отражающие, что является основой для измерений лазерным гониометром. Лазерный гониометр может измерять в пределах тысячной доли градуса для указанных или запрошенных углов. ^[5]

Ссылки

^ Лекция 1 по наноиндентированию. Базовый принцип, автор До Кён Ким, кафедра материаловедения и инженерии KAIST, Корея.
^ Фишер-Криппс, AC Наноиндентирование. (Спрингер: Нью-Йорк), 2004 г.
^ WC Oliver и GM Pharr. Улучшенная методика определения твердости и модуля упругости с использованием экспериментов по индентированию с измерением нагрузки и смещения, J. Mater. Res., т. 7, № 6, июнь 1992 г.
^ ISO 14577-2 = Инструментированное испытание на вдавливание для определения твердости и параметров материалов. Часть 2: Проверка и калибровка испытательных машин. Раздел 4: Прямая проверка и калибровка.
^ "Архивная копия" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2015-12-23 . Получено 2015-11-16 .{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)

[1] Лекция 1 по наноиндентированию. Базовый принцип, автор До Кён Ким, кафедра материаловедения и инженерии KAIST, Корея.

[2] Фишер-Криппс, AC Наноиндентирование. (Спрингер: Нью-Йорк), 2004 г.

[3] WC Oliver и GM Pharr. Улучшенная методика определения твердости и модуля упругости с использованием экспериментов по индентированию с измерением нагрузки и смещения, J. Mater. Res., т. 7, № 6, июнь 1992 г.

[4] ISO 14577-2 = Инструментированное испытание на вдавливание для определения твердости и параметров материалов. Часть 2: Проверка и калибровка испытательных машин. Раздел 4: Прямая проверка и калибровка.

[5] "Архивная копия" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2015-12-23 . Получено 2015-11-16 .{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)