Nanoindentatore ZHN

Nanoindentatore ZHN per test su metalli e utensili industriali

Il nanoindentatore ZHN viene utilizzato per la caratterizzazione meccanica completa degli strati sottili o delle piccole superfici in combinazione con un’appropriata risoluzione del carico e della corsa.

Vantaggi e caratteristiche

Un concetto di prova versatile e flessibile

Il durometro universale ZHN è caratterizzato dalla comprovata tecnologia dei nanoindentatori ASMEC. Per la prima volta due teste di misura sono combinate in direzione normale (principio del nanoindentatore) e laterale (principio del tester scratch), funzionando in modo completamente indipendente l'una dall'altra con risoluzione nanometrica. Per la prima volta possono essere misurate le curve forza-spostamento laterale, consentendo di ottenere più parametri del materiale di quanto non fosse possibile in precedenza (vedere Applicazioni tipiche). Ciò include la misurazione della rigidità laterale e della deformazione laterale puramente elastica del provino.

Il telaio di carico a 2 colonne è caratterizzato da un unico azionamento centrale con vite a ricircolo di sfere e da una guida di precisione, garantendo una struttura più rigida del telaio, mentre l'asse del penetratore si trova esattamente nell'asse di movimento. Non si verifica alcun momento di ribaltamento e gli errori di Abbe sono eliminati. La rigidità del dispositivo è superiore a 10⁶ N/m, eliminando la necessità di correzione e semplificando notevolmente la taratura della funzione di area.

A differenza degli strumenti di altri produttori, entrambe le teste di misura operano sia in direzione di trazione che di compressione, consentendo prove di indentazione con oscillazione sovrapposta e prove di fatica ciclica.

Applicazioni

Rivestimento da morbido (polimero) a rigido (rivestimenti tipo diamante)
Determinazione di sollecitazioni critiche per cricche o deformazioni plastiche
Rivestimenti in materiale resistente per i tool e come protezione antigraffio
Rivestimenti protettivi su vetro
Vernici e rivestimenti sol-gel
Misurazione automatizzata della durezza su sezione trasversale del provino
Nano rivestimenti per sensori e MEMS/NEMS
Materiali biologici
Effetti matrice in leghe (mappatura)
Materiali ceramici e compositi
Superfici a ioni impiantati
Analisi dei danni nella microelettronica

Scegli la sicurezza e tranquillità di ZHN

Le applicazioni nella scienza sono in costante evoluzione. Scegliendo ZHN, strumento caratterizzato da flessibilità, affidabilità e da un'unica piattaforma, sarai sempre in totale tranquillità e sicurezza.

Lo strumento ZHN ha il più alto rapporto segnale/rumore nell’intero range delle nano e micro durezze (106) di tutti i nanoindentatori esistenti, normali e laterali.
Con la testa di misura da 20 N, oltre alle prove di indentazione strumentate nella gamma delle macro durezze, è possibile eseguire le prove di durezza Vickers e le prove di fatica.
Lo ZHN è un durometro unico nel suo genere con controllo effettivo della forza e dello spostamento. Le teste di misura hanno un'elevata rigidità laterale, il cambio del penetratore è particolarmente facile, e la taratura o l’accuratezza di misura non viene influenzata.
L’unità di forza laterale (LFU) è ideale per scratch test, prove di usura e multiassiali, anche per forze maggiori, le curve di spostamento della forza laterale vengono misurate con risoluzione nm.

Flusso di lavoro ottimale nel tuo laboratorio di prova

L'intero sistema di prova è basato sul flusso di lavoro e configurato secondo le esigenze del laboratorio di prova.

Funzionamento semplice grazie al flusso di lavoro intuitivo
La funzione timer nell'InspectorX consente di effettuare misurazioni durante i periodi di riposo
Lo ZHN consente di risparmiare tempo: l'esclusiva funzione di mappatura misura la topografia, il coefficiente di attrito e la profondità di indentazione, tutto in una volta
Struttura di alloggiamento per ridurre le influenze ambientali sul risultato di prova
Isolamento attivo dalle vibrazioni e speciale tavolo di supporto per evitare interferenze esterne
Le teste di misura aggiuntive possono essere conservate in modo sicuro

Flessibile e modulare

La flessibilità del sistema di prova ZHN si manifesta attraverso la sua versatile gamma di applicazioni, nonché attraverso la sua modularità e capacità di effettuare cambiamenti successivi.

L'esclusiva ottica tandem con due telecamere può essere ampliata con l’unità di valutazione ottica (ad esempio WLI o AFM), Integrata completamente nel sistema di prova.
La struttura robusta consente l'integrazione di un'ampia gamma di penetratori e afferraggi.
Il cambio dei penetratori è estremamente facile.
InspectorX è il software moderno con moduli di progettazione e applicazione strutturati in modo chiaro.

Sequenza di durezza con indentatore Berkovich

Durezza e modulo di Young secondo DIN EN ISO 14577

La misurazione viene generalmente eseguita con un penetratore Berkovich con controllo della forza. Sono possibili misurazioni rapide, ad esempio con carico 10 s, tempo di mantenimento 5 s e rimozione del carico 4 s.

Valori misurabili:
Durezza di indentazione H_IT (convertibile in H_V)
Durezza Martens HM o HMs
Moduli di indentazione E_IT (modulo di elasticità)
Creep di indentazione C_IT o rilassamento R_IT
Rapporto tra la componente di deformazione elastica e l'energia di indentazione n_IT

In totale si possono determinare più di 60 valori.

Ampia gamma di accessori

La nostra ampia gamma di accessori offre flessibilità e modularità.

Accessori ZHN

Descrizione tecnica

Struttura modulare, composta da

Telaio di carico a 2 colonne con azionamento centrale con vite a ricircolo di sfere, guida di precisione e base in granito
Azionamento centrale motorizzato con vite a ricircolo di sfere e tavola X-Y motorizzata programmabile
Controllo motore a 3 assi come scheda slot PCIe
Microscopio tandem con 2 telecamere e illuminazione incidente a LED (LED verde)
Elettronica di controllo per macchina e testa di misurazione
Testa di misurazione della durezza intercambiabile fino a 20 N
Software di controllo e valutazione Inspector X
Moduli SW per autofocus
Modulo SW per un'immagine complessiva composta da più immagini con una grande profondità di campo.

N° item	1011428
Dimensioni	790 x 640 x 390	mm
Peso	circa 105	kg
Tensione	230	V
Ottica
Microscopio tandem con due telecamere	1280 x 1024 pixels, collegamento USB 3.0
Illuminazione	LED verde, potenza max 1 W
Obiettivo	50 x¹ [5 x]²
Distanza di lavoro	0,38 / 10,6 ³ [ 10.6 ]	mm
Ingrandimento ottico a 23" (Camera 1/Camera 2)	1000x / 3350x [ 100x / 335x ]
Campo visivo (Camera 1/Camera 2)	324 x 259 μm / 96 x 77 μm [ 3.2 x 2.6 mm / 0.97 x 0.77 mm ]
Risoluzione pixel bassa/alta (Camera 1/Camera 2)	254 nm / 76 nm [ 2540 nm / 760 nm ]
Sistema da tavolo
Spostamento asse X	100 mm, passo 50 nm
Spostamento asse Y	200 mm, passo 50 nm
Spostamento asse Z	70 mm, passo 10 nm
Dimensione massima provino	80 x 80 x 60	mm
Lunghezza massima di un test scratch	25⁴	mm

Incluso nella fornitura
5x obiettivo con regolazione di posizionamento manuale, vedi modelli ottica
Obiettivo a lunga distanza, vedi modelli ottica
a seconda della regolarità della superficie del campione

Applicazioni per il nanoindentatore ZHN

Durezza e modulo di Young secondo DIN EN ISO 14577

La misurazione viene generalmente eseguita con un penetratore Berkovich con controllo della forza. Sono possibili misurazioni rapide, ad esempio con carico 10 s, tempo di mantenimento 5 s e rimozione del carico 4 s.

Valori misurabili:

Durezza di indentazione H_IT (convertibile in H_V)
Durezza Martens HM o HMs
Moduli di indentazione E_IT (modulo di elasticità)
Creep di indentazione C_IT o rilassamento R_IT
Rapporto tra la componente di deformazione elastica e l'energia di indentazione n_IT

In totale si possono determinare più di 60 valori.

Scopri di più su durezza e modulo di Young

Durezza Vickers

La durezza Vickers può essere calcolata in base alla durezza di indentazione. Uno studio approfondito condotto dall'ente federale per la ricerca e la prova dei materiali (BAM) ha confrontato 20 materiali utilizzando il metodo convenzionale di durezza Vickers e il metodo di durezza Vickers con valori calcolati con algoritmi InspectorX e rivalutati utilizzando H_IT. Lo studio ha dimostrato una differenza media di < 10% contro il 25-30% con altri pacchetti software.

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

Scopri di più sulla durezza Vickers

Misurazione QCSM (Quasi Continuous Stiffness Measurement)

Misurazioni con il metodo QCSM

Il "Quasi-continuous Stiffness Measurement Method" è un modulo sviluppato da ASMEC per determinare, durante il processo di indentazione, la rigidità del contatto del campione utilizzando la curva di scarico per molti punti piuttosto che per una sola impronta. Questo consente la determinazione del modulo di Young e della durezza in funzione della profondità in un unico punto. Inoltre, la sensibilità di misura a basse forze viene aumentata, consentendo di determinare i valori di rigidità per forze e profondità di indentazione molto basse. Con il modulo QCSM l'aumento del carico viene messo in pausa per un breve lasso di tempo (1-4 secondi) e una vibrazione sinusoidale viene sovrapposta alla tensione piezoelettrica. A differenza di altri metodi, l'ampiezza della forza o dello spostamento non viene specificata direttamente. L'ampiezza e la fase della vibrazione sono determinate utilizzando un filtro lock.in.

Scopri di più sulle misurazioni con il metodo QCSM

Determinazione della curva sforzo/deformazione con reti neurali

In collaborazione con il centro di ricerca di Karlsruhe, è stato sviluppato un metodo che permette di determinare l'intera curva sforzo-deformazione dei metalli a partire da penetratori sferici. Si basa sull'uso di reti neurali per identificare i parametri, prendendo in considerazione anche l'indurimento cinematico.

Scopri di più sulla curva sforzo/deformazione con reti neurali

Determinazione dei profili di altezza

Le scansioni superficiali possono essere eseguite sia con l'unità di forza laterale (LFU) in direzione X con risoluzione nm, ma anche senza LFU con le tavole XY con risoluzione μm. Vengono determinati valori di rugosità come R_a, R_q o R_t .

Scopri di più sulla determinazione dei profili di altezza

Test di micro usura

Si possono eseguire prove di usura oscillante con ampiezze fino a 140 μm.

Mehr zum Mikro-Verschleißtests

Test micro scratch su silicone, Fmax 500 mN

Scopri di più sui test di micro usura

I test vengono generalmente eseguiti con punte sferiche con raggio compreso tra 5 e 10 μm. Lo stress massimo avviene più spesso nel rivestimento e non nel substrato. Sono possibili scansioni multiple della superficie. L'usura della punta e l'impatto della rugosità superficiale sono ridotti grazie alla ridotta lunghezza del graffio.

Scopri di più sui test micro e macro scratch

Ulteriori applicazioni con ZHN

Test di adesione
Misure puramente elastiche con penetratore a sfera per determinare il modulo di Young, anche per film molto sottili e rigidi con spessore inferiore a 50 nm
Test di micro trazione
Prove di fatica con basso numero di cicli.

Scopri di più sui test di nanoindentazione

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La nanoindentazione è la caratterizzazione meccanica completa degli strati sottili o delle piccole superfici in combinazione con un’appropriata risoluzione del carico e della corsa.

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Product information: Nanoindentatore ZHN/ SEM per microscopio elettronico a scansione PDF 1 MB
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Product information: Dispositivo di riscaldamento dei provini fino a 400 °C per le nanoindentazioni ad alta temperatura PDF 418 KB
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