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Nanoindentação em camadas intermediárias em folhas finas

Medir as verdadeiras propriedades mecânicas das camadas intermediárias em escala mícron em folhas de multicamadas finas - sem a influência das camadas circundantes - é um desafio que poucos instrumentos podem enfrentar. É necessária uma tecnologia de nanoindentação altamente responsiva e um posicionamento muito preciso do penetrador.

A determinação da dureza e das características elásticas nas camadas intermediárias de sistemas de folha multiplex apresenta vários desafios. Um recuo normal de estilo "de cima para baixo" produzirá propriedades compostas para toda a amostra, mas não aquelas das camadas individuais, o que requer que as medições sejam realizadas dentro de cada camada em uma amostra de seção transversal . Devido à finura dessas camadas, é crucial controlar as medições com precisão e usar indentações extremamente pequenas. Felizmente, a tecnologia de nanoindentação, empregando indentações na escala de mícron e nano, agora permite medições de dureza e módulo de elasticidade, mesmo em finas camadas internas. Juntamente com um microscópio de alta ampliação e um estágio de posicionamento muito preciso, a nanoindentação é ideal para testar componentes e filmes em escala de mícron.

Neste exemplo, uma folha metálica de 30 µm de espessura ensanduichada entre uma folha polimérica e um revestimento superior emborrachado é analisada. Como a amostra autônoma não era estruturalmente rígida, para minimizar a conformidade da amostra, a peça foi montada em epóxi e polida com um acabamento espelhado para expor a camada interna metálica como uma seção transversal.

O PICODENTOR® HM500 foi escolhido para este teste devido à sua resolução de carga sensível (≤100nN) e capacidade de posicionamento preciso (≤0,5µm). Os valores de dureza de indentação (HIT), dureza Vickers (HV) e módulo de indentação (EIT)foram registrados para a camada metálica. A dureza Martens (HM) também foi medida e plotada como uma função da profundidade de indentação; variação em HM é um indicador de influência potencial das camadas circundantes. A borda de corte da camada metálica foi identificada sob o microscópio integrado (com ampliação de até 1000x) e uma série de indentações foram feitas - localizadas precisamente no centro da camada alvo de 30 µm de espessura.

Valor médio X, desvio padrão s e coeficiente de variação V das propriedades mecânicas medidas a partir dos travessões na Fig. 2.
Camada metálica 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%

Com sua ponta de medição ultrassensível, microscópio de alta resolução e estágio preciso, o PICODENTOR® HM500 torna fácil determinar com precisão a dureza e as propriedades elásticas de recursos em escala de mícron, como folhas de corte transversal. Para obter mais detalhes, entre em contato com seu representante FISCHER.

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