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Nanoindentazione su strati intermedi in lamine sottili

Misurare le proprietà meccaniche effettive degli strati intermedi su scala micron in sottili lamine multistrato - senza l'influenza degli strati circostanti - è una sfida che pochissimi strumenti sono in grado di affrontare. Richiede una tecnologia di nanoindentazione altamente reattiva e un posizionamento molto preciso del penetratore.

La determinazione della durezza e delle caratteristiche elastiche sugli strati intermedi dei sistemi con lamine multiplex presenta diverse sfide. Una penetrazione canonica "dall'alto verso il basso" creerà proprietà composite per l'intero campione, ma non quelle dei singoli strati, richiedendo che le misure siano eseguite all'interno di ogni strato su un campione in sezione trasversale . A causa della sottigliezza di questi strati, è fondamentale controllare con precisione le misure e applicare indentazioni estremamente piccole. Fortunatamente, la tecnologia di nanoindentazione, che impiega indentazioni su scala micron e nano, ora consente misurazioni della durezza e del modulo elastico anche sugli strati interni sottili. Abbinata a un microscopio ad alto ingrandimento e a un tavolino di posizionamento molto preciso, la nanoindentazione è ideale per testare componenti e pellicole su scala micron.

In questo esempio, viene analizzata una lamina metallica spessa 30 µm inserita tra un foglio polimerico e un rivestimento superiore gommato. Dal momento che la struttura del campione libero non era rigida, per ridurre al minimo la conformità del campione, per poter esporre lo strato interno metallico come sezione trasversale la parte è stata montata in resina epossidica e lucidata con una finitura a specchio.

Grazie alla risoluzione del carico sensibile (≤100nN) e alla capacità di posizionamento preciso (≤0,5µm) per questo test è stato scelto PICODENTOR® HM500. Per lo strato metallico sono stati registrati i valori di durezza di indentazione (H IT ), durezza Vickers (HV) e modulo di indentazione (E IT ). Inoltre è stata misurata e tracciata la durezza Martens (HM) in funzione della profondità di indentazione; la variazione di HM è un indicatore della potenziale influenza degli strati circostanti. Il bordo tagliato dello strato metallico è stato identificato dal microscopio integrato nello strumento (con ingrandimento fino a 1000x) e sono state realizzate una serie di rientranze esattamente al centro dello strato di spessore 30 µm.

Valore medio X, deviazione standard s e coefficiente di variazione V delle proprietà meccaniche misurate dalle indentazioni di cui alla Fig.2.
Strato metallico HM
N/mm²
EIT/(1-vs²)
GPa
HIT
N/mm²
HV
X 4734.2 151.8 6961.9 657.8
s 223.9 8.8 263.6 24.9
V 4.7% 5.8% 6.0% 6.0%

Grazie alla testa di misura ultrasensibile, il microscopio ad alta risoluzione e il passo preciso, PICODENTOR® HM500 semplifica la determinazione precisa della durezza e delle proprietà elastiche di elementi su scala micron, come le lamine a sezione trasversale. Per ulteriori informazioni, non esitare a contattare il tuo rappresentante locale FISCHER.

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