Modell NHT²
Nanoindenter für instrumentierte Eindringprüfung
Der Nanoindenter wird für Härteprüfung mit sehr kleinen Prüfkräften und die Bestimmung von Materialkennwerten eingesetzt. Damit erfolgen Charakterisierungen von Beschichtungen, Lacken und kleiner Oberflächenbereiche, z.B. bei Gefügebestandteilen. Mit der Möglichkeit der Matrixprüfung (Mapping) werden Materialkennwerte über eine Fläche bestimmt, um die Streuung zu erfassen.
Die Nanoindentation erfolgt als sogenannte instrumentierte Eindringprüfung mit kontinuierlicher Messung der Kraft-Weg-Kurve während der Prüfkörper eindringt. Aus dieser Kurve werden die Härte und weitere Materialkennwerte berechnet. Dies sind der Elastizitätsmodul, die elast./plast. Verformungsarbeit und den Verlustfaktor des Werkstoffes.
Als Labor an einer Hochschule bieten wir die Untersuchungen mit dem Nanoindenter als Dienstleistung an. Wir arbeiten auf der wissenschaftlichen Grundlage einer Hochschule, mit der Handlungskompetenz eines Industrieunternehmens.
Kennwerte aus der Nanoindentation
- Nanohärte
- Schichthärte
- Lackhärte
- Elastizitätsmodul
- Schichthaftfestigkeit
- Kriechverhalten
- Verformungsarbeit
- Verlustfaktor
- Verlustmodul
- Speichermodul
Normen
- Instrumentierte Eindringprüfung: ISO 14577, ASTM E2546
- Dynamisch-mechanische Analyse (DMA) Kunststoffe: ISO 6721
- Metallische Überzüge: ISO 4516
- Glaskeramik: ISO 9385
- Einhärtetiefe: ISO 2639
- Randhärtetiefe: EN 10328, ISO 3754
- Nitrierhärtetiefe: DIN 50190-3
Beispiel
Härteverlaufsmessung für Einhärtetiefe
Prüfkörper
- Berkovich
- Vickers
- Kegel
Spezifikation
- Prüfkraft: 0.1 – 500 mN
- Eindringtiefe: 0.01 – 200 µm
- Positioniergenauigkeit: 2 µm
Betriebsmodi
- Kraftgeregelte oder weggeregelte Eindringprüfung
- Dynamische Prüfzyklus mit zunehmender Prüfkraft oder Eindringtiefe
- Kontinuierlicher und progressiver Multizyklus
- Sinusmode für oszillierende Lastaufbringung
- Matrixprüfung (Mapping)
- Lineare oder quadratische Belastung
Nanoindentation
Bei der Nanoindentation wird während eines Belastungs- und Entlastungsvorgang die Prüfkraft und Eindringtiefe des Prüfkörpers kontinuierlich gemessen. Deshalb wird diese auch als instrumentierte Eindringprüfung bezeichnet. Aus der so gewonnenen Kraft-Weg-Kurve wird die Härte und weitere Materialkennwerte bestimmt. Beispiele hierfür sind der elastische Anteil der Verformungsarbeit zur Charakterisierung der Haftfestigkeit von weichen Beschichtungen. Oder der Verlustfaktor eines Werkstoffes als Maß für die Fähigkeit des Materials, Vibrationen und Körperschall zu dämpfen. Bei Gleitreibungspaarungen dient dieser Faktor zur Charakterisierung der Neigung zu Stick-Slip-Verhalten.
Als Prüfkörper wird für die Nanoindentation i.d.R. ein Berkovich-Prüfdiamant verwendet. Die Berkovich-Spitze hat das gleiche Verhältnis von Projektionsfläche zu Tiefe wie ein Vickers-Eindringkörper, aber hat anstatt der Dachkante eine Spitze. Aufgrund der sehr kleinen Eindringtiefen des Berkovich-Prüfkörper kann die Prüfung als quasi zerstörungsfrei betrachtet werden.
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