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Nano indenteur ZHN

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Applications
  • Essai de dureté selon ISO 14577 Scratch-Tests dureté d’usure tests dynamiques profilomètres
Charge d'essai
  • 0 - 20 N
Domaine d'utilisation
  • Recherche & Développement

Une nouvelle dimension

La caractérisation mécanique complète de couches minces ou petites surfaces avec résolution de force et course nécessaire est le champ d'application du nano indenteur ZHN. Cela comporte la mesure de la dureté de pénétration, du module de pénétration et de la dureté Martens ISO 14577 (essai de pénétration instrumenté).

Nano indenteur ZHN pour l’essai sur métaux et outillages industriels

La caractérisation mécanique complète de couches minces ou petites surfaces avec résolution de force et course nécessaire est le champ d'application du nano indenteur ZHN.

Avantages & Caractéristiques

Avantages & Caractéristiques

La polyvalence et souplesse du concept d'essais
Domaines d'utilisation
Avec le ZHN „On the safe side“
Flux de travail optimal en laboratoire d’essai
Flexibilité et modularité
Module de dureté et d'élasticité conformément à DIN EN ISO 14577
Large choix d’accessoires

La polyvalence et souplesse du concept d'essais

Le testeur nanométrique universel ZHN est un développement de la technologie éprouvée des nanoindenteurs ASMEC. Cet appareil associe deux têtes de mesure de dureté, en direction normale (principe du nanoindenteur), et en direction latérale (principe du Stratch testeur); toutes deux travaillent de manière indépendante l'une de l'autre avec une résolution nanométrique. Des courbes de force-déplacement latérales, permettant d'obtenir davantage de paramètres de matériaux que précédemment, sont ainsi mesurées (voir exemples d'applications). Cela comprend la mesure de la rigidité latérale et la déformation purement élastique de l'éprouvette.

Le bâti de charge bi-colonne avec entraînement par vis centrale et guidage de précision assure la rigidité du bâti. L'axe du pénétrateur est, de plus, situé précisément dans l'axe du mouvement. Les erreurs d'Abbe sont exclues. La rigidité appareil (supérieure à 106 N/m) ne nécessite aucune correction ce qui simplifie notablement l'étalonnage de la fonction de surface.

Contrairement aux appareils d'autres fabricants, les têtes de mesure fonctionnent tant en direction de traction que de compression, permettant de réaliser des essais de pénétration par superposition de vibrations que des essais de fatigue cycliques.

Domaines d'utilisation

  • Développement de couches souples (polymère) à rigides (dépôts de type diamant)
  • Détermination de la contrainte critiques de fissuration ou déformation plastique
  • Couches dures pour outils et comme protection contre les rayures
  • Revêtements protecteurs sur verres de lunettes
  • Peinture et couches Sol-Gel
  • Mesure automatique de la courbe de dureté sur micro-sections
  • Couches nano pour capteurs et MEMS/NEMS
  • Matériaux biologiques
  • Effets de matrice dans les alliages (mapping)
  • Matériaux céramiques et composites
  • Surfaces à implantation d'ions
  • Analyse des dommages en micro-électronique

Avec le ZHN „On the safe side“

Les applications dans le domaine des sciences changent fréquemment. Avec le ZHN „On the safe side“: une plateforme qui offre flexibilité et fiabilité.

  • Le ZHN a le rapport signal/bruit le plus élevé (106) de tous les nano-indenteurs existants, normaux et latéraux, pour toute la gamme des nano-indenteurs et micro-indenteurs.
  • La tête de mesure 20 N peut être utilisée pour l’essai de pénétration instrumentée dans la plage macro ainsi que pour les essais de dureté classiques Vickers et les essai de dureté etessais de fatigue.
  • Le ZHN, avec un véritable contrôle de la force et du déplacement, offre des fonctionnalités uniques. Les têtes de mesure sont dotées d’une grande rigidité latérale - le remplacement des pénétrateurs est particulièrement aisé, et l’étalonnage ou la précision des mesures ne sont pas impactés.
  • L'unité de force latérale (LFU) est idéalement adaptée aux Scratch Tests, essais d’usure et essais multi-axiaux: même à des forces plus élevées, les courbes de déplacement de la force latérale sont mesurées avec une résolution en nm (mesure haute précision) .

Flux de travail optimal en laboratoire d’essai

Le système d'essai est adapté au flux de travail et aux exigences en laboratoire d’essai.

  • Un flux de travail intuitif simplifie l’utilisation
  • La fonctionnalité Timer intégrée à InspectorXpermet d’effectuer des mesures à des moments „silencieux“
  • Gain de temps avec le ZHN: une fonctionnalité de cartographie unique mesure la topographie, le coefficient de frottement et le module de pénétration en une seule fois
  • Boîtier pour la réduction des influences de l’environnement sur le résultat de mesure
  • Isolation active contre les vibrations et table spéciale pour découplage des sources d’interférence externes
  • Les têtes de mesure supplémentaires peuvent être stockées en toute sécurité

Flexibilité et modularité

La flexibilité du système d'essai ZHN se caractérise par sa polyvalence, mais aussi sa grande modularité et adaptabilité.

  • L’optique en tandem avec 2 caméras peut être complété d’unités d'exploitation optique (par exemple, WLI ou AFM). Ceux-ci sont entièrement intégrés au système d'essai.
  • Le Design robuste permet d’intégrer différents pénétrateurs et fixations éprouvette.

  • Le remplacement du pénétrateur est particulièrement aisé.

  • InspectorX est un logiciel, convivial, clairement structuré et composé de modules d’application

Courbe de dureté avec un pénétrateur Berkovich

Module de dureté et d'élasticité conformément à DIN EN ISO 14577

Les mesures s'effectuent en principe avec un pénétrateur Berkovich sous contrôle de la force. Des mesures rapides sont possibles, par exemple avec chargement 10 s, temps d'arrêt 5 s et déchargement 4 s.

  • Grandeurs mesurables:
  • Dureté de pénétration HIT (convertible en HV)
  • Dureté Martens HM ou HMs
  • Module de pénétration EIT (module d'élasticité)
  • Fluage de pénétration CIT ou relaxation RIT
  • Comportement portion de déformation élastique pour travail de pénétration ηIT

Vous pourrez au total éditer plus de 50 grandeurs

Large choix d’accessoires

La modularité des accessoires offre une grande flexibilité.

À propos des accessoires ZHN

Aperçu technique

Conception modulaire, incluant

  • Bâti de charge 2 colonnes avec entraînement de vis centrale, guidage de précision et base granit
  • Entraînement de vis centrale motorisé et table XY motorisée programmable
  • Contrôleur de moteur pas à pas 3 axes sous forme de carte enfichable PCI-E
  • Microscope tandem avec 2 caméras et éclairage incident LED verte
  • Électronique de pilotage pour machine et têtes de mesure
  • Têtes de mesure interchangeables jusqu’à 20 N
  • Logiciel de pilotage et d’exploitation InspectorX
  • Modèles SW pour mise au point automatique
  • Module SW pour image d'ensemble composée de plusieurs images avec grande profondeur de champ

Domaines d'application du Nano indenteur ZHN

Domaines d'application du Nano indenteur ZHN

Module de dureté et d'élasticité conformément à DIN EN ISO 14577
Dureté Vickers
Mesures dépendantes de la pénétration avec module QCSM
Calcul des courbes de contrainte-allongement avec les réseaux de neurones
Détermination des profils de hauteur
Tests de micro usure
Scratch et Micro-Scratch-Tests
... autres applications avec le ZHN
Courbe de dureté avec un pénétrateur Berkovich

Module de dureté et d'élasticité conformément à DIN EN ISO 14577

Les mesures s'effectuent en principe avec un pénétrateur Berkovich sous contrôle de la force. Des mesures rapides sont possibles, par exemple avec chargement 10 s, temps d'arrêt 5 s et déchargement 4 s.

Grandeurs mesurables:

  • Dureté de pénétration HIT (convertible en HV)
  • Dureté Martens HM ou HMs
  • Module de pénétration EIT (module d'élasticité)
  • Fluage de pénétration CIT ou relaxation RIT
  • Comportement portion de déformation élastique pour travail de pénétration ηIT

Vous pourrez au total éditer plus de 50 grandeurs

Mehr zum Härte und Elastizitätsmodul
Comparaison de la dureté Vickers

Dureté Vickers

La dureté Vickers peut être calculée à partir de la dureté de pénétration. Une étude approfondie du BAM (Institut fédéral de Recherche des Matériaux), sur 20 matériaux, menée entre dureté Vickers conventionnelle et dureté Vickers convertie à partir de IT a mis en évidence une différence moyenne < 10 % pour les calculs obtenus avec les algorithmes InspectorX contre 25 à 30 % pour ceux obtenus avec d'autres suites logicielles.

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

Mehr zur Vickershärte
QCSM - Quasi Continuous Stiffness Measurement

Mesures dépendantes de la pénétration avec module QCSM

La „Quasi Continuous Stiffness Measurement-Methode” est un module développé par ASMEC, qui permet - outre la détermination de la rigidité de contact de l'éprouvette pour une profondeur à l'aide de la courbe de déchargement - de spécifier la rigidité pour de nombreux points pendant le processus de pénétration. La dureté et le module d'élasticité peuvent ainsi être déterminés, en fonction de la profondeur, en un seul et même emplacement. La sensibilité de mesure est, en outre, augmentée pour les petites forces, de manière à permettre la détermination des valeurs de rigidité dès les forces et profondeurs de pénétration les plus faibles. Le module QCSM permet d'augmenter la charge pendant une courte durée (1 à 4 s) et de superposer une vibration sinusoïdale à la tension Piezo. Contrairement aux autres méthodes, l'amplitude n'est pas directement prescrite pour la force ou pour. la course L'amplitude et la phase de vibration sont déterminées à l'aide d'un filtre Lock-In.

Mehr zum QCSM-Modul
Analyse des réseaux neuronaux avec le ZHN

Calcul des courbes de contrainte-allongement avec les réseaux de neurones

Une méthode permettant de déterminer une courbe de contrainte-allongement complète des métaux, à partir des empreintes de pénétrateurs, a été développée en partenariat avec Centre de Recherche de Karlsruhe. Elle est basée sur l'utilisation des réseaux de neurones pour l'identification des paramètres et prend également en compte le durcissement cinématique.

Mehr zur Spannungs-Dehnungs-Kurven-Berechnung
Mesure du profil de hauteur avec le ZHN

Détermination des profils de hauteur

Des balayages de surface peuvent être réalisés tant en direction X avec l'unité latérale (LFU) avec résolution nm que sans LFU avec les tables XY avec résolution μm. Des valeurs de rugosité telles que Ra, Rq pi Rt sont alors déterminées.

Mehr zur Ermittlung von Höhenprofilen
Tests de micro usure avec le nano indenteur ZHN

Tests de micro usure

Des tests d'usure oscillants avec amplitude allant jusqu'à 140 μm peuvent être réalisés.

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Test Micro-Scratch sur silicium, Fmax 500 mN

Scratch et Micro-Scratch-Tests

Les tests sont typiquement réalisés à l'aide de pointes sphériques avec un rayon entre 5 et 10 μm. La contrainte maximale est ainsi présente dans la couche et non dans le substrat. Plusieurs balayages de la surface sont possibles. La faible longueur de rayure réduit l'usure de la pointe ainsi que l'impact des inégalités de surface.

Mehr zu Scratch und Mikro-Scratch-Tests

... autres applications avec le ZHN

  • Mesures d'adhésion (sur fluides, par exemple)
  • Mesures purement élastiques avec pénétrateur à bille pour la détermination du module de Young, y compris des couches dures très minces d'épaisseur inférieure à 50 nm.
  • Essais micro en traction
  • Mesures de fatigue avec faible nombre de cycles
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Téléchargements

Nom Type Taille Download
  • Brochure produit: Essai de dureté avec ZwickRoell PDF 2 MO
  • Information produit: ZHN - Système d'essais nanomécanique universel PDF 2 MO
  • Information produit: Mâchoires pour le nano indenteur ZHN PDF 361 KO
  • Information produit: ZHN/SEM - Nano indenteur pour microscope électronique à balayage PDF 1 MO
  • Information produit: Chauffe-échantillons jusqu’à 400 °C pour nano indentation haute température PDF 418 KO
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