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Nano indenteur ZHN

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Applications
  • Essai de duretĂ© selon ISO 14577 Scratch-Tests duretĂ© d’usure tests dynamiques profilomĂštres
Charge d'essai
  • 0 - 20 N
Domaine d'utilisation
  • Recherche & DĂ©veloppement

Une nouvelle dimension

La caractérisation mécanique complÚte 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 mĂ©taux et outillages industriels

La caractérisation mécanique complÚte 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 nanomĂ©trique universel ZHN est un dĂ©veloppement de la technologie Ă©prouvĂ©e des nanoindenteurs ASMEC. Cet appareil associe deux tĂȘtes de mesure de duretĂ©, en direction normale (principe du nanoindenteur), et en direction latĂ©rale (principe du Stratch testeur); toutes deux travaillent de maniĂšre indĂ©pendante l'une de l'autre avec une rĂ©solution nanomĂ©trique. Des courbes de force-dĂ©placement latĂ©rales, permettant d'obtenir davantage de paramĂštres de matĂ©riaux que prĂ©cĂ©demment, sont ainsi mesurĂ©es (voir exemples d'applications). Cela comprend la mesure de la rigiditĂ© latĂ©rale et la dĂ©formation purement Ă©lastique de l'Ă©prouvette.

Le bùti de charge bi-colonne avec entraßnement par vis centrale et guidage de précision assure la rigidité du bùti. 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 tĂȘtes de mesure fonctionnent tant en direction de traction que de compression, permettant de rĂ©aliser des essais de pĂ©nĂ©tration par superposition de vibrations que des essais de fatigue cycliques.

Domaines d'utilisation

  • DĂ©veloppement de couches souples (polymĂšre) Ă  rigides (dĂ©pĂŽts de type diamant)
  • DĂ©termination de la contrainte critiques de fissuration ou dĂ©formation plastique
  • Couches dures pour outils et comme protection contre les rayures
  • RevĂȘtements protecteurs sur verres de lunettes
  • Peinture et couches Sol-Gel
  • Mesure automatique de la courbe de duretĂ© sur micro-sections
  • Couches nano pour capteurs et MEMS/NEMS
  • MatĂ©riaux biologiques
  • Effets de matrice dans les alliages (mapping)
  • MatĂ©riaux cĂ©ramiques et composites
  • Surfaces Ă  implantation d'ions
  • Analyse des dommages en micro-Ă©lectronique

Avec le ZHN „On the safe side“

Les applications dans le domaine des sciences changent frĂ©quemment. Avec le ZHN „On the safe side“: une plateforme qui offre flexibilitĂ© et fiabilitĂ©.

  • Le ZHN a le rapport signal/bruit le plus Ă©levĂ© (106) de tous les nano-indenteurs existants, normaux et latĂ©raux, pour toute la gamme des nano-indenteurs et micro-indenteurs.
  • La tĂȘte de mesure 20 N peut ĂȘtre utilisĂ©e pour l’essai de pĂ©nĂ©tration instrumentĂ©e dans la plage macro ainsi que pour les essais de duretĂ© classiques Vickers et les essai de duretĂ© etessais de fatigue.
  • Le ZHN, avec un vĂ©ritable contrĂŽle de la force et du dĂ©placement, offre des fonctionnalitĂ©s uniques. Les tĂȘtes de mesure sont dotĂ©es d’une grande rigiditĂ© latĂ©rale - le remplacement des pĂ©nĂ©trateurs est particuliĂšrement aisĂ©, et l’étalonnage ou la prĂ©cision des mesures ne sont pas impactĂ©s.
  • L'unitĂ© de force latĂ©rale (LFU) est idĂ©alement adaptĂ©e aux Scratch Tests, essais d’usure et essais multi-axiaux: mĂȘme Ă  des forces plus Ă©levĂ©es, les courbes de dĂ©placement de la force latĂ©rale sont mesurĂ©es avec une rĂ©solution en nm (mesure haute prĂ©cision) .

Flux de travail optimal en laboratoire d’essai

Le systĂšme d'essai est adaptĂ© au flux de travail et aux exigences en laboratoire d’essai.

  • Un flux de travail intuitif simplifie l’utilisation
  • La fonctionnalitĂ© Timer intĂ©grĂ©e Ă  InspectorXpermet d’effectuer des mesures Ă  des moments „silencieux“
  • Gain de temps avec le ZHN: une fonctionnalitĂ© de cartographie unique mesure la topographie, le coefficient de frottement et le module de pĂ©nĂ©tration en une seule fois
  • BoĂźtier pour la rĂ©duction des influences de l’environnement sur le rĂ©sultat de mesure
  • Isolation active contre les vibrations et table spĂ©ciale pour dĂ©couplage des sources d’interfĂ©rence externes
  • Les tĂȘtes de mesure supplĂ©mentaires peuvent ĂȘtre stockĂ©es en toute sĂ©curitĂ©

Flexibilité et modularité

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

  • L’optique en tandem avec 2 camĂ©ras peut ĂȘtre complĂ©tĂ© d’unitĂ©s d'exploitation optique (par exemple, WLI ou AFM). Ceux-ci sont entiĂšrement intĂ©grĂ©s au systĂšme d'essai.
  • Le Design robuste permet d’intĂ©grer diffĂ©rents pĂ©nĂ©trateurs et fixations Ă©prouvette.

  • Le remplacement du pĂ©nĂ©trateur est particuliĂšrement aisĂ©.

  • InspectorX est un logiciel, convivial, clairement structurĂ© et composĂ© 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 pĂ©nĂ©trateur Berkovich sous contrĂŽle de la force. Des mesures rapides sont possibles, par exemple avec chargement 10 s, temps d'arrĂȘt 5 s et dĂ©chargement 4 s.

  • Grandeurs mesurables:
  • DuretĂ© de pĂ©nĂ©tration HIT (convertible en HV)
  • DuretĂ© Martens HM ou HMs
  • Module de pĂ©nĂ©tration EIT (module d'Ă©lasticitĂ©)
  • Fluage de pĂ©nĂ©tration CIT ou relaxation RIT
  • Comportement portion de dĂ©formation Ă©lastique pour travail de pĂ©nĂ©tration ηIT

Vous pourrez au total Ă©diter 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

  • BĂąti de charge 2 colonnes avec entraĂźnement de vis centrale, guidage de prĂ©cision et base granit
  • EntraĂźnement de vis centrale motorisĂ© et table XY motorisĂ©e programmable
  • ContrĂŽleur de moteur pas Ă  pas 3 axes sous forme de carte enfichable PCI-E
  • Microscope tandem avec 2 camĂ©ras et Ă©clairage incident LED verte
  • Électronique de pilotage pour machine et tĂȘtes de mesure
  • TĂȘtes de mesure interchangeables jusqu’à 20 N
  • Logiciel de pilotage et d’exploitation InspectorX
  • ModĂšles SW pour mise au point automatique
  • Module SW pour image d'ensemble composĂ©e 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
DĂ©termination 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 pĂ©nĂ©trateur Berkovich sous contrĂŽle de la force. Des mesures rapides sont possibles, par exemple avec chargement 10 s, temps d'arrĂȘt 5 s et dĂ©chargement 4 s.

Grandeurs mesurables:

  • DuretĂ© de pĂ©nĂ©tration HIT (convertible en HV)
  • DuretĂ© Martens HM ou HMs
  • Module de pĂ©nĂ©tration EIT (module d'Ă©lasticitĂ©)
  • Fluage de pĂ©nĂ©tration CIT ou relaxation RIT
  • Comportement portion de dĂ©formation Ă©lastique pour travail de pĂ©nĂ©tration ηIT

Vous pourrez au total Ă©diter plus de 50 grandeurs

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Comparaison de la dureté Vickers

Dureté Vickers

La duretĂ© Vickers peut ĂȘtre calculĂ©e Ă  partir de la duretĂ© de pĂ©nĂ©tration. Une Ă©tude approfondie du BAM (Institut fĂ©dĂ©ral de Recherche des MatĂ©riaux), sur 20 matĂ©riaux, menĂ©e entre duretĂ© Vickers conventionnelle et duretĂ© Vickers convertie Ă  partir de IT a mis en Ă©vidence une diffĂ©rence moyenne < 10 % pour les calculs obtenus avec les algorithmes InspectorX contre 25 Ă  30 % pour ceux obtenus avec d'autres suites logicielles.

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

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QCSM - Quasi Continuous Stiffness Measurement

Mesures dépendantes de la pénétration avec module QCSM

La „Quasi Continuous Stiffness Measurement-Methode” est un module dĂ©veloppĂ© par ASMEC, qui permet - outre la dĂ©termination de la rigiditĂ© de contact de l'Ă©prouvette pour une profondeur Ă  l'aide de la courbe de dĂ©chargement - de spĂ©cifier la rigiditĂ© pour de nombreux points pendant le processus de pĂ©nĂ©tration. La duretĂ© et le module d'Ă©lasticitĂ© peuvent ainsi ĂȘtre dĂ©terminĂ©s, en fonction de la profondeur, en un seul et mĂȘme emplacement. La sensibilitĂ© de mesure est, en outre, augmentĂ©e pour les petites forces, de maniĂšre Ă  permettre la dĂ©termination des valeurs de rigiditĂ© dĂšs les forces et profondeurs de pĂ©nĂ©tration les plus faibles. Le module QCSM permet d'augmenter la charge pendant une courte durĂ©e (1 Ă  4 s) et de superposer une vibration sinusoĂŻdale Ă  la tension Piezo. Contrairement aux autres mĂ©thodes, l'amplitude n'est pas directement prescrite pour la force ou pour. la course L'amplitude et la phase de vibration sont dĂ©terminĂ©es Ă  l'aide d'un filtre Lock-In.

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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 complÚte 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 paramÚtres et prend également en compte le durcissement cinématique.

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Mesure du profil de hauteur avec le ZHN

DĂ©termination des profils de hauteur

Des balayages de surface peuvent ĂȘtre rĂ©alisĂ©s tant en direction X avec l'unitĂ© latĂ©rale (LFU) avec rĂ©solution nm que sans LFU avec les tables XY avec rĂ©solution ÎŒm. Des valeurs de rugositĂ© telles que Ra, Rq pi Rt sont alors dĂ©terminĂ©es.

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Tests de micro usure avec le nano indenteur ZHN

Tests de micro usure

Des tests d'usure oscillants avec amplitude allant jusqu'Ă  140 ÎŒm peuvent ĂȘtre rĂ©alisĂ©s.

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Test Micro-Scratch sur silicium, Fmax 500 mN

Scratch et Micro-Scratch-Tests

Les tests sont typiquement rĂ©alisĂ©s Ă  l'aide de pointes sphĂ©riques avec un rayon entre 5 et 10 ÎŒm. La contrainte maximale est ainsi prĂ©sente dans la couche et non dans le substrat. Plusieurs balayages de la surface sont possibles. La faible longueur de rayure rĂ©duit l'usure de la pointe ainsi que l'impact des inĂ©galitĂ©s de surface.

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... autres applications avec le ZHN

  • Mesures d'adhĂ©sion (sur fluides, par exemple)
  • Mesures purement Ă©lastiques avec pĂ©nĂ©trateur Ă  bille pour la dĂ©termination du module de Young, y compris des couches dures trĂšs minces d'Ă©paisseur infĂ©rieure Ă  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 duretĂ© avec ZwickRoell PDF 2 MO
  • Information produit: ZHN - SystĂšme d'essais nanomĂ©canique universel PDF 2 MO
  • Information produit: MĂąchoires pour le nano indenteur ZHN PDF 361 KO
  • Information produit: ZHN/SEM - Nano indenteur pour microscope Ă©lectronique Ă  balayage PDF 1 MO
  • Information produit: Chauffe-Ă©chantillons jusqu’à 400 °C pour nano indentation haute tempĂ©rature PDF 418 KO
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