Наноиндентора является основным компонентом для отступа твердости тестов , используемых в наноиндентирования . С середины 1970-х годов наноиндентирование стало основным методом измерения и тестирования очень малых объемов механических свойств. Наноиндентирование, также называемое вдавливанием с измерением глубины или инструментальным вдавливанием , приобрело популярность с развитием машин, которые могут регистрировать небольшие нагрузки и смещения с высокой точностью и точностью. [1] [2] Данные смещения нагрузки могут использоваться для определения модуля упругости , твердости, предела текучести , вязкости разрушения ,стойкость к царапинам и износостойкость . [3]
Типы
В настоящее время используется множество типов наноинденторов, различающихся в основном геометрией наконечника. Среди множества доступных геометрий - трех- и четырехсторонние пирамиды , клинья , конусы , цилиндры , нити и сферы . Некоторые геометрические формы стали общепринятыми стандартами благодаря их расширенному использованию и хорошо известным свойствам; такие , как Беркович, куба угол, Vickers и Кнуп nanoindenters. Чтобы обеспечить требуемую высокую точность, наноинденторы должны быть изготовлены в соответствии с определениями стандарта ISO 14577-2, [4], а также проверяться и измеряться с помощью оборудования и стандартов, соответствующих требованиям Национального института стандартов и технологий (NIST). Острие индентора можно сделать 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, и он также доступен.
Держатели
Наноинденторы устанавливаются на держатели, которые могут быть стандартной конструкции от производителя оборудования для наноиндентирования или нестандартной конструкции. Материал держателя может быть из стали, титана , обрабатываемой керамики , других металлов или твердых материалов. В большинстве случаев индентор прикрепляется к держателю с помощью жесткого металлического соединения. Металл образует молекулярную связь с обоими материалами, будь то алмазная сталь, алмаз-керамика и т. Д.
Угловые измерения
Размеры наноиндентора очень малы, примерно менее 50 микрометров (0,0020 дюйма), и они выполнены с точной угловой геометрией для получения высокоточных показаний, необходимых для наноиндентирования. Инструменты, которые измеряют углы на более крупных объектах, таких как транспортиры или компараторы , не являются ни практичными, ни достаточно точными, чтобы измерять углы наноиндентора даже с помощью микроскопов . Для точных измерений используется лазерный гониометр для измерения углов алмазного наноиндентора. Поверхности наноиндентора хорошо отполированы и обладают отражающей способностью, что является основой для измерений с помощью лазерного гониометра. Лазерный гониометр может выполнять измерения с точностью до одной тысячной градуса до указанных или запрошенных углов. [5]
Рекомендации
- ^ Наноиндентация, лекция 1, «Основные принципы», До Кён Ким, Департамент материаловедения и инженерии KAIST, Корея.
- ^ Фишера-Криппс, AC Наноиндентирование. (Спрингер: Нью-Йорк), 2004.
- ^ WC Оливер и GM Pharr. Усовершенствованная методика определения твердости и модуля упругости с использованием экспериментов по вдавливанию с измерением нагрузки и смещения, J. Mater. Res., Vol. 7, No. 6, июнь 1992 г.
- ^ ISO 14577-2 = Инструментальное испытание на вдавливание для определения параметров твердости и материалов. Часть 2: Поверка и калибровка испытательных машин. Раздел 4: Прямая проверка и калибровка.
- ^ http://www.microstartech.com/index/NANOINDENTERS.pdf