Nanoindenter ZHN

Härte und Elastizitätsmodul gemäß DIN EN ISO 14577

Die Messungen erfolgen üblicherweise mit einem Berkovich-Indenter unter Kraftsteuerung. Es sind sehr schnelle Messungen möglich, beispielsweise mit 10 s Belastung, 5 s Haltezeit und 4 s Entlastung.

• Messbare Größen:
• Eindringhärte H_IT (umwertbar in H_V)
• Martenshärte HM oder HMs
• Eindringmodul E_IT (Elastizitätsmodul)
• Eindringkriechen C_IT oder Relaxation R_IT
• Verhältnis elastischer Verformungsanteil zu Eindringarbeit η_IT

Insgesamt können mehr als 60 Größen ausgegeben werden.

Vickershärte

Die Vickershärte kann aus der Eindringhärte berechnet werden. Ein umfangreicher Vergleich der Bundesanstalt für Materialforschung (BAM) mit 20 Materialien zwischen der konventionellen Vickershärte und der mit InspectorX Algorithmen berechneten, aus H_IT umgewerteten Vickershärte ergab eine mittlere Differenz von < 10 % im Gegensatz zu 25 – 30 % bei anderen Software-Paketen.

[T. Chudoba, M. Griepentrog, International Journal of Materials Research 96 (2005) 11 1242 – 1246]

Tiefenabhängige Messungen mit QCSM-Modul

Die „Quasi Continuous Stiffness Measurement-Methode” ist ein von ASMEC neu entwickeltes Modul, das es ermöglicht, die Kontaktsteifigkeit der Probe nicht nur mit Hilfe der Entlastungskurve für eine Tiefe zu bestimmen, sondern für viele Punkte während des Eindringvorgangs. Dadurch können Härte und Elastizitätsmodul tiefenabhängig an ein und demselben Probenort ermittelt werden. Zusätzlich wird die Empfindlichkeit der Messung bei kleinen Kräften erhöht, sodass sich Steifigkeitswerte bereits für sehr geringe Kräfte und Eindringtiefen ermitteln lassen. Mit dem QCSM-Modul wird die Lastzunahme für kurze Zeit (1 – 4 s) gestoppt und der Piezospannung eine sinusförmige Schwingung überlagert. Im Gegensatz zu anderen Methoden wird die Amplitude für Kraft oder Weg nicht direkt vorgegeben. Mit einem Lock-In-Filter werden Amplitude und Phase der Schwingungen bestimmt.

Spannungs-Dehnungs-Kurven-Berechnung mit Neuronalen Netzen

In Zusammenarbeit mit dem Forschungszentrum Karlsruhe wurde eine Methode entwickelt, die es gestattet, aus Eindrücken von Kugelindentern die komplette Spannungs-Dehnungs-Kurve von Metallen zu ermitteln. Sie beruht auf der Nutzung neuronaler Netze zur Parameteridentifikation und berücksichtigt auch die kinematische Verfestigung.

Ermittlung von Höhenprofilen

Scans der Oberfläche können sowohl mit der Lateralkrafteinheit (LFU) in X-Richtung mit nm-Auflösung als auch ohne LFU mit den XY-Tischen mit μm-Auflösung durchgeführt werden. Dabei werden Rauheitswerte wie R_a, R_q oder R_t bestimmt.

Mikro-Verschleißtests

Oszillierende Verschleißtests mit Amplituden bis 140 μm können durchgeführt werden.

Scratch und Mikro-Scratch-Tests

Die Tests werden typischerweise mit kugelförmigen Spitzen zwischen 5 und 10 μm Radius durchgeführt. Damit befindet sich das Spannungsmaximum meist in der Schicht und nicht im Substrat. Es sind mehrfache Scans der Oberfläche möglich. Durch die geringe Scratchlänge werden der Verschleiß der Spitze und der Einfluss von Oberflächenrauheiten reduziert.