El nanoindentador es un instrumento de prueba de propiedades mecánicas de materiales de alta precisión, cuyo uso debe seguir estrictamente las especificaciones de operación para garantizar la precisión de los datos y la estabilidad del instrumento. El siguiente es un detalle sobre el uso del nanoindexador, que cubre todo el proceso, desde la preparación hasta el análisis de datos.
I. preparativos preliminares
1. inspección de instrumentos y preparación ambiental
Asegúrese de que la fuente de alimentación del instrumento y la fuente de gas (si es necesario) están conectadas normalmente, y verifique si la cabeza de presión, la Plataforma de carga, el microscopio y otros componentes están limpios y no dañados.
Coloque el instrumento en una mesa de trabajo estable para evitar interferencias de vibraciones externas, se recomienda usar gafas protectoras para evitar lesiones por salpicaduras.
- antes de arrancar, es necesario precalentar el instrumento hasta la temperatura establecida (generalmente de 30 minutos a 1 hora), especialmente el sistema de cerámica piezoeléctrica o bobina, para garantizar un rendimiento estable.
2. preparación e instalación de muestras
Las muestras deben cortarse a un tamaño adecuado (por ejemplo, 10 mm x 10 mm), la superficie Debe pulirse al efecto espejo y limpiarse por ultrasonido para eliminar los contaminantes.
- fijar la muestra con una pinza especial para garantizar que la superficie sea vertical a la cabeza de presión y evitar la inclinación que provoque una morfología anormal de la indentación
II. configuración y calibración de parámetros
1. selección y calibración de la cabeza de presión
Elija el tipo de cabeza de presión (como la cabeza de presión de bai, la cabeza de presión cónica triangular) de acuerdo con los requisitos de prueba, y verifique el radio de la punta de la cabeza de presión y el desgaste.
- calibrar la cabeza de presión con un bloque de dureza estándar (como el cuarzo fundido), obtener la curva de desplazamiento de carga a través de múltiples indentaciones, calcular el área de contacto real y los valores de dureza, y corregir el error del sistema.
2. configuración de los parámetros experimentales
Establecer parámetros como la carga máxima (por ejemplo, 100 μn - 10 mnn), la profundidad de presión (por ejemplo, 100 nm - 5 μm), la velocidad de carga (por ejemplo, 0,5 mnn / s), etc., que deben ajustarse en función de la dureza del material para evitar daños por sobrecarga a la cabeza o muestra.
- definir el programa de carga - Retención - descarga (como el modo de carga trapezoidal) y establecer la frecuencia de muestreo de datos (generalmente ≥ 1 khz).
3. proceso de operación de prueba
1. prueba de indentación
Después de iniciar el procedimiento, controle la cabeza de presión para acercarse lentamente a la superficie de la muestra y ajustarla al Estado de contacto (calibración cero).
- carga de acuerdo con el programa establecido, monitorear la curva de carga - desplazamiento en tiempo real y observar la etapa de deformación elástica y plástica.
- esperar un tiempo después de la descarga (por ejemplo, 30 segundos) para eliminar el efecto de la deriva térmica antes de realizar la siguiente indentación.
2. medición multipunto y control repetitivo
La misma muestra requiere múltiples indentaciones (generalmente ≥ 5 veces) y se toma la media para mejorar la fiabilidad de los datos.
Evitar la distancia excesiva entre las indentaciones (se recomienda ≥ 10 veces la profundidad de la indentación) y evitar errores causados por la superposición de campos de tensión.
IV. procesamiento y análisis de datos
1. tratamiento de la curva de carga - desplazamiento
- registrar la curva de carga y descarga, calcular la rigidez de contacto ajustando la pendiente (s) del segmento de descarga y calcular la dureza en combinación con la carga máxima (p max) y la profundidad de contacto (h c):
¿ ¿ ¿ en qué? "? ¿ en qué?"?? ¿ en qué? "? ¿ en qué?"?? ¿ en qué? "?? ¿ en qué?"?? ¿ en qué? "?? ¿ en qué?"? ¿ en qué? "? (h c)?"
En la fórmula a es el área de proyección de indentación, que se determina por la geometría de la cabeza de indentación ajustada por polinomios.
El módulo de elasticidad se calcula a través del modelo de rugby, y es necesario introducir parámetros de material como la relación de amarre.
2. fuentes y correcciones de errores
Los errores comunes incluyen deriva térmica, desgaste de la cabeza de presión, rugosidad de la superficie de la muestra, etc., que deben corregirse mediante calibración y experimentos en blanco.
Para materiales o películas blandas, se requiere un modelo de corrección del efecto base (como el modelo king).
V. mantenimiento de instrumentos y precauciones
1. mantenimiento diario
Limpiar la cabeza de presión y la Mesa de muestras después de la prueba para evitar que las partículas residuales afecten a los experimentos posteriores.
Comprobar regularmente la agudeza de la cabeza de presión y reemplazarla o recalibrarla si está gravemente desgastada.
- cubra con una cubierta antipolvo al almacenarla para evitar el moho de los componentes ópticos en un ambiente húmedo.
2. especificaciones de funcionamiento
Evitar el cambio frecuente de la dirección de carga y evitar el sobrecalentamiento y la falla de la cerámica piezoeléctrica.
Está estrictamente prohibido sobrecargar la operación, y la profundidad de la indentación generalmente no supera 10 veces el radio de la cabeza de presión.
Los datos deben conservarse en tiempo real, y el Estado del instrumento debe revisarse y recalibrarse a tiempo en caso de corte repentino de energía.