纳米机械测试

准静态纳米压痕

定量描述小体积材料的机械性能

准静态纳米压痕技术综述

准静态纳米压痕已成为材料纳米力学表征的标准技术。bob综合游戏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移除负载来进行的。

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-位移曲线。由此产生的力-位移曲线作为材料的“机械指纹”,可以确定定量的纳米级材料特性d、 布鲁克氏希希特隆纳米压头采用独特的三片式电容传感器设计,测量纳米压痕探针的力和位移。这种传感器设计提供了无与伦比的噪音地板和超低的工作力。

电容传感器采用严格控制的结构和校准标准,结合精密加工的刚性纳米压痕探针,可对任何材料进行定量、可靠的测量。

对测得的力-位移曲线(尤其是卸载段)的分析为用户提供了有关样品机械性能的定量信息。通常从准静态纳米压痕试验中获得的值为缩减模量(Er)和硬度(H)但是,也可以获得其他信息,如断裂韧性、刚度、分层力和膜厚度。

所有Hysitron独立纳米压痕系统都能够进行原位SPM成像。在试验前和/或试验后立即使用同一探头扫描样品表面,可精确放置试验,并可在试验后观察变形事件或样品恢复情况。bob综合客户端app

来自Bruker的准静态纳米压痕设计最大限度的通用性。标准的所有Hysitron独立纳米压痕系统,配备的标准最大力高达10 mN,噪音地板小于30 nN,准静态纳米压痕涵盖了大范围的样品测试可能性。

熔融石英上的力-位移曲线显示了弹塑性材料的典型响应,并在显示残余压痕的准静态纳米压痕后产生了石英表面的原位SPM图像。

准静态纳米压痕的工作原理

原理图说明了在纳米压痕过程中用于高精度力应用的Bruker三板电容传感器操作。

Bruker的纳米压痕传感器在操作上是独一无二的,是世界上唯一使用三板电容设计的纳米压头系统。位移是通过将两个彼此相差180°的交流信号传输到三板电容传感器的顶板和底板来测量的。交流信号由中心(浮动)板观察,信号之和对应于测量的位移。为了施加负载,在传感器的下板上施加直流偏移量,该下板静电吸引中心板向下。由此产生的交流信号之和的差异导致交流信号之和的偏移,从而导致位移的变化。

准静态纳米压痕数据分析

准静态纳米压痕测试的分析表明,曲线拟合的增加负荷压痕测试,以校准探头形状。

Hysitron纳米压痕系统包括一个准静态数据分析软件包,该软件包使用标准模型拟合力-位移曲线的初始卸载部分,以提取降低的模量(Er)和硬度(H)价值观。

准静态测试允许使用高级分析软件包计算纳米压痕探针面积函数,以确保考虑探针几何形状的任何变化。

用纳米压痕法测量机械性能

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。通过将适当的模型拟合到试验期间获得的力-位移曲线,可以在纳米和微尺度上测量材料特性,如弹性模量、硬度、蠕变、应力松弛、界面附着力和断裂韧性。