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ZHN奈米壓痕器

下載
應用範圍
  • 符合 ISO 14577 標準的硬度測試
  • 劃痕測試
  • 磨損測試
  • 動態測試
  • 測面儀
測試荷重
  • 0 - 20 N
應用範圍
  • 研發

一個新的尺寸

ZHN奈米壓痕儀用於以必要的力和行程解析度對薄層或小表面積進行全面的機械特徵。這包括根據 ISO 14577(儀器壓痕測試)測量壓痕硬度、壓痕模組和Martens硬度。

用於金屬測試的 ZHN 奈米壓痕儀和產業工具

ZHN奈米壓痕儀用於以必要的力和行程解析度對薄層或小表面積進行全面的機械特徵。

優勢及特點

優勢及特點

一個提供多功能和靈活性的測試概念
應用
ZHN的安全性考慮
測試實驗室的最佳工作流程
靈活的模組化設計
符合DIN EN ISO 14577標準的硬度和楊氏模數測試
多種附件

一個提供多功能和靈活性的測試概念

ZHN 通用奈米力學測試儀源自 ASMEC 成熟的奈米壓痕儀技術。在這一首次開發中,兩個測量頭在法向(奈米壓痕儀原理)和橫向(劃痕測試儀原理)方向上組合在一起,以奈米解析度完全獨立地運行。現在可以首次測量横向力-位移曲線,從而獲得比以前更多的材料參數(請參見“典型應用”)。這包括測量試片的横向剛度和純彈性横向變形。

雙柱負載機架採用單中央導螺桿傳動和精確引導,確保更堅固的框架設計,而壓頭軸正好位於運動軸上。不會發生傾斜力矩,消除 Abbe錯誤。設備剛度超過 106 N/m,無需校正且大大簡化了面積函數的校準。

與其他制造商的儀器相比,兩個測量壓頭均可在拉伸和壓縮方向上工作,可以進行疊加振盪的壓痕測試以及循環疲勞測試。

應用

  • 從軟(聚合物)到硬(鑽石類型塗料)的塗料發展
  • 開裂或塑性變形臨界應力的測定
  • 工具的硬質塗料和防刮保護層
  • 玻璃保護塗料
  • 塗料和溶膠凝膠塗層
  • 横截面硬度横切線的自動測量
  • 用於感測器和MEMS/NEMS的奈米塗料
  • 生物材料
  • 合金中的基質效應(映射)
  • 陶瓷材料與複合材料
  • 離子注入表面
  • 微電子損傷分析

ZHN的安全性考慮

科學中的應用在不斷變化。使用 ZHN 確保安全採用單一平台,提供靈活性和可靠性。

  • 在所有現有的奈米壓痕儀中,ZHN在整個奈米和微米範圍(106)内具有最高的訊噪比(軸向橫向)
  • 使用20 N的測量頭,除了可在宏觀範圍内進行儀器化壓痕測試,還可進行經典維氏硬度測試和疲勞測試
  • ZHN獨有的特點是真實的力量和位移控制。測量頭具有較高的橫向剛度,非常容易更換壓頭,而且標定或測量準確度不受影響。
  • 側向力單元(LFU)非常適合於劃痕、磨損和多軸測試:即使是在較大的測試力下,橫向力-位移曲線也可以採用nm解析度測量。

測試實驗室的最佳工作流程

The 整個測試系統是基於工作流程的,且滿足測試實驗室的要求。

  • 由於工作流程較直觀,因而操作簡單
  • Timer function in InspectorX中的計時器功能允許在安靜時間測量
  • ZHN節省時間:獨特的映射功能在一次運行中完成地形、摩擦係數和壓痕深度的測量
  • 外殼用於降低環境對測試結果的影響
  • 主動隔振裝置和特殊支撑台用於耦合外部干擾源
  • 替代測量頭可安全存放

靈活的模組化設計

ZHN測試系統the 的靈活性體現在廣泛的應用、模組化以及能夠進行後續調整方面

  • Unique 配有兩台攝影機的獨特串聯光學設備可以擴展為包含光學評估裝置(例如WLI或AFM)。這些完全整合到測試系統中。
  • The 堅固的設計可以整合各種壓頭和試片夾具。

  • 更換壓頭非常容易。

  • InspectorX是一款具有清晰的結構化設計和應用模組的現代化軟體。

使用 Berkovich 壓頭的硬度序列

符合DIN EN ISO 14577標準的硬度和楊氏模數測試

測量通常使用搭載負載控制的玻氏壓頭進行。能夠快速地執行測量,例如 10s 負載、5s 保持時間和 4s 卸載。

  • 可測量值:
  • 壓痕硬度HIT(以HV轉換)
  • Martens硬度HM或HMs
  • 壓痕模組EIT(彈性模組)
  • 壓痕蠕變CIT或鬆弛RIT
  • 彈性變形分量與壓痕能量比nIT

總共可測定60多個值。

多種附件

多種附件實現了靈活性和模組化。

ZHN附件

技術概覽

模組化組件,包括

  • 帶中央導螺桿傳動、精確導向和花崗岩底座的雙柱負載機架
  • 電動中央導螺桿傳動和可編程的電動X-Y軸載物台
  • 作為PCI-E插槽卡的三軸步進電機控制
  • 配有2台攝影機和LED入射光(綠色LED)的串聯顯微鏡
  • 測試機和測量壓頭的控制電子系統
  • 最大測試力20 N的可互換測量壓頭
  • Inspector X控制和評估軟體
  • 用於自動聚焦的SW模組
  • 用於概覽圖像的SW模組,概覽圖像由視野深度較大的單個圖像組成

ZHN 奈米壓痕儀的應用

ZHN 奈米壓痕儀的應用

符合DIN EN ISO 14577標準的硬度和楊氏模數測試
維氏硬度
使用 QCSM 模組進行深度相關測量
用神經網路測定應力-應變曲線
測定高度曲線
微觀磨損測試
劃痕及微觀劃痕測試
更多使用ZHN的應用
使用 Berkovich 壓頭的硬度序列

符合DIN EN ISO 14577標準的硬度和楊氏模數測試

測量通常使用帶力控制的 Berkovich 壓頭進行快速測量,例如 10s 負載、5s 保持時間和 4s 卸載。

可測量值:

  • 壓痕硬度HIT(以HV轉換)
  • Martens硬度HM或HMs
  • 壓痕模量EIT(彈性模量)
  • 壓痕蠕變CIT或鬆弛RIT
  • 彈性變形分量與壓痕能量比nIT

總共可測定60多個值。

Mehr zum Härte und Elastizitätsmodul
維氏硬度比較

維氏硬度

維氏硬度可以根據壓痕硬度計算。德國材料研究所(BAM)進行的一項綜合研究中使用了20種材料,比較了傳統維氏硬度法和使用HIT轉換的InspectorX算法計算的維氏硬度。其顯示的平均差異< 10%,而其他軟體包的平均差異則為25-30%。

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

Mehr zur Vickershärte
QCSM - 準靜態連續剛度測量

使用 QCSM 模組進行深度相關測量

“準靜態連續剛度測量方法”是ASMEC開發的一個模組,用於在壓痕測試過程中使用多個點而不僅僅是深度的卸載曲線来測定試片的接觸剛度。這樣,便可在同一個試片位置測定深度相關的硬度和楊氏模數。此外,低測試力下的測量靈敏度得到提高,從而能夠測定測試力和壓痕深度非常低的情況下的剛度值。使用QCSM模組,負載增加會有短時的暫停(1-4秒),並在壓電電壓上疊加正弦波振動。與其他方法相比,其負載幅或位移並不直接指定。使用鎖定濾波器確定振幅和振動相位。

Mehr zum QCSM-Modul
使用 ZHN 進行神經網路分析

用神經網路測定應力-應變曲線

我們與喀斯魯研究中心共同開發了一種方法,可以根據球形壓頭產生的壓痕來測定金屬的整個應力-應變曲線。該方法使用神經網路來識别參數,並將運動硬化考慮在內。

Mehr zur Spannungs-Dehnungs-Kurven-Berechnung
使用 ZHN 測量高度曲線

測定高度曲線

表面掃描可以使用側向力單元(LFU)在X方向進行,解析度為nm;也可以不使用LFU,使用X-Y軸載物台,解析度為μm。測定粗糙度值,例如Ra、Rq或Rt

Mehr zur Ermittlung von Höhenprofilen
使用奈米壓痕 ZHN 進行微磨損測試

微觀磨損測試

可進行振幅高達140 μm的振動磨損測試。

Mehr zum Mikro-Verschleißtests
顯微劃痕測試,Fmax 500 mN

劃痕及微觀劃痕測試

測試通常使用半徑在5至10μm之間的球形針尖進行。最大應力通常出現在塗料中,而不是基材中。可以對表面進行多次掃描。較小的劃痕長度可減少針尖的磨損和對表面粗糙度的影響。

Mehr zu Scratch und Mikro-Scratch-Tests

更多使用ZHN的應用

  • 黏合測試(例如液體)
  • 用球形壓頭進行純彈性測量,以測定楊氏模數,可用於厚度小於50 nm的非常薄的硬質膜
  • 微觀拉伸測試
  • 低循環數的疲勞測試
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相關產品和附件

有趣的應用

儀器化壓痕測試 ISO 14577 到 儀器化壓痕測試 ISO 14577
奈米壓痕
ISO 14577
薄層或小表面積的綜合機械特徵
到 奈米壓痕

下載

名稱 類型 尺寸 下載
  • 產品手冊:使用ZwickRoell進行硬度測試 PDF 13 MB
  • 產品資訊:ZHN – 萬能奈米機械測試系統 PDF 2 MB
  • 產品資訊:ZHN奈米壓痕儀的試片夾具 PDF 361 KB
  • 產品資訊:ZHN/SEM – 適用於掃描電子顯微鏡的奈米壓痕儀 PDF 1 MB
  • 產品資訊:高達400 °C用於高溫奈米壓痕的試片加熱器 PDF 418 KB
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