Modell NHT²
Nanoindenter für instrumentierte Eindringprüfung
Der Nanoindenter wird für die Härteprüfung und die Bestimmung von Materialkennwerten mit sehr kleinen Prüfkräften eingesetzt. Damit erfolgen Charakterisierungen von Beschichtungen und kleiner Oberflächenbereiche, z.B. bei Gefügebestandteilen. Mit der Möglichkeit der Matrixprüfung (Mapping) werden die Materialkennwerte über eine Fläche bestimmt, um die Streuung der Festigkeitseigenschaften zu bestimmen.
Die Nanoindentation erfolgt als instrumentierte Eindringprüfung nach ISO 14577. Dabei wird eine Kraft-Weg-Kurve durch kontinuierliche Messung bestimmt und daraus werden die Härte und weitere Materialkennwerte berechnet. Dies sind der Elastizitätsmodul, die Streckgrenze, die Verformungsarbeit und den Verlustfaktor des Werkstoffes.
Als Labor an der Hochschule in Karlsruhe bieten wir die Untersuchungen mit dem Nanoindenter als Dienstleistung an. Wir arbeiten auf der wissenschaftlichen Grundlage einer Hochschule, mit der Handlungskompetenz eines Industrieunternehmens.
Kennwerte, die mit Nanoindentation bestimmt werden:
- Nanohärte
- Schichthärte
- Elastizitätsmodul
- Streckgrenze
- Kriechverhalten
- 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
Spezifikation
- Prüfkraft: 0.1 – 500 mN
- Eindringtiefe: 0.01 – 200 µm
- Positioniergenauigkeit: 2 µm
Betriebsmodi
- Kraftgeregelte Eindringprüfung
- Weggeregelte Eindringprüfung
- Dynamische Prüfzyklus mit zunehmender Prüfkraft
- Dynamische Prüfzyklus mit zunehmender 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 die Eindringtiefe des Prüfkörpers kontinuierlich gemessen. Deshalb wird diese auch als instrumentierte Eindringprüfung bezeichnet. Aus der daraus gewonnenen Kraft-Weg-Kurve wird die Härte und weitere Materialkennwerte bestimmt. Durch einen speziellen Betriebsmodus, bei dem die Prüfkraft sinusförmig aufgebracht wird, die dazu den Verlustfaktor von Werkstoffen zu bestimmen. Der Verlustfaktor ist ein Maß für die Fähigkeit des Materials, Vibrationen und Körperschall zu dämpfen.
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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