Nano indenteur ZHN

Applications

Essai de dureté selon ISO 14577
Scratch-Tests
dureté d’usure tests
dynamiques tests
profilomètres

Charge d'essai

0 - 20 N

Variantes

ZHN pour Recherche & Développement
ZHN-S pour le Controle Qualité & les demandes d’essais standard

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

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 possède le rapport signal/bruit le plus élevé (106) de tous les nanoindenteurs, normaux et latéraux, existants sur l'ensemble des plages nano et micro.
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 Vickers classiques et essais de fatigue.
Avec un véritable contrôle de la force et du déplacement, le ZHN 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 mesure 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 complet est adapté au flux de travail et aux exigences d’un laboratoire d’essai.

Un flux de travail intuitif simplifie l’utilisation
La fonctionnalité Timer intégrée à InspectorX permet la réalisation de 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 mesuré
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 optiques (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 H_IT (convertible en H_V)
Dureté Martens HM ou HMs
Module de pénétration E_IT (module d'élasticité)
Fluage de pénétration C_IT ou relaxation R_IT
Comportement portion de déformation élastique pour travail de pénétration η_IT

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

Le concept modulaire du nano indenteur universel ZHN comporte:

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

ZwickRoell a mis en œuvre la correction du déplacement radial selon la norme ISO 14577: 2015 dans InspectorX, conformément à la norme.

Variante ZHN-S pour demandes d’essais standard

La variante ZHN-S a été configurée pour le Contrôle Qualité et les demandes d’essais Standard. Ce nano indenteur robuste est facile à utiliser, pas besoin d'être un spécialiste pour cela. Des animations et applications prédéfinies dans InspectorX aident l'opérateur dans la préparation et la réalisation de l'essai. Les erreurs de manipulation sont réduites et une utilisation fluide est garantie.

Le nano indenteur ZHN-S est équipé d'une tête de mesure NFU. L’exploitation est également très simple: Une fonction d'ajustement automatique et une sélection de plage pour l'analyse des données mesurées simplifient l'exploitation des mesures sur les couches.

Nano indenteur ZHN-S pour le Contrôle Qualité et les demandes d’essais standard

Domaines d'application du Nano indenteur ZHN

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

Grandeurs mesurables:

Dureté de pénétration H_IT (convertible en H_V)
Dureté Martens HM ou HMs
Module de pénétration E_IT (module d'élasticité)
Fluage de pénétration C_IT ou relaxation R_IT
Comportement portion de déformation élastique pour travail de pénétration η_IT

Vous pourrez au total éditer plus de 50 grandeurs

En savoir plus sur la dureté et le module de Young

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]

En savoir plus sur la dureté Vickers

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.

En savoir plus sur le modèle QCSM

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.

En savoir plus sur le calcul de courbe de force-déformation

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 R_a, R_q pi R_t sont alors déterminées.

En savoir plus sur la détermination des profils de hauteur

Tests de micro usure

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

En savoir plus sur les tests de micro usure

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.

En savoir plus sur les tests Scratch et Micro Scratch

... 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

En savoir plus sur la nano-indentation

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Téléchargements

Brochure produit: Essai de dureté avec ZwickRoell PDF 13 MB
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Information produit: ZHN - Système d'essais nanomécanique universel PDF 2 MB
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Information produit: Mâchoires pour le nano indenteur ZHN PDF 361 KB
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Information produit: ZHN-S - Nano indenteur pour demandes d’essais standard PDF 3 MB
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Information produit: ZHN/SEM - Nano indenteur pour microscope électronique à balayage PDF 1 MB
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Information produit: Chauffe-échantillons jusqu’à 400 °C pour nano indentation haute température PDF 418 KB
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