Enquête de Comportement de Fluage Utilisant l'Appareil De Contrôle Micro ou Nano d'Indentation (MHT/NHT) Des Instruments de CSM

Sujets Couverts

Mouvement Propre

Test d'Indentation

Fluage de Mesure

Appareil De Contrôle Nano d'Indentation

Modèle de Deux-Élément de Maxwell

Modèle de Deux-Élément de Kelvin

Courbure de Fluage

Dureté

Mouvement Propre

On observe souvent le phénomène du fluage dans le test d'indentation pour certains matériaux tels que des polymères et des métaux mous. Le Fluage dépend du matériau et diminue normalement aux valeurs très basses dans quelques secondes. Cependant, il influence la profondeur maximum et la courbure de déchargement d'une manière dont les erreurs non négligeables du module et les calculs de dureté peuvent se produire. Cet article se concentre sur l'enquête sur le comportement de fluage pour les polymères amorphes suivants :

•        Polyméthacrylate De Méthyl (PMMA)

•        Polycarbonate (PC)

•        Chlorure Polyvinylique (PVC).

Test d'Indentation

Dans un test d'indentation, fluez se manifeste souvent en tant qu'un arc à l'extérieur ou « nez » dans la partie de déchargement de la courbure de force-déplacement, comme affiché sur la courbure sans période de prise dans Fig. 1. Pour un tel matériau, quand la force est retenue pendant un certain temps à la force maximum, le pénétrateur continue à pénétrer, suivant les indications de Fig. 1.

AZoNano - A à Z de Nanotechnologie - Force-Déplacement courbe pour PMMA. La courbure sans période de prise à la force maximum affiche un nez à la partie supérieure de la courbure de déchargement attendu que la courbure avec une période de prise de 120 s prouve que le pénétrateur continue à pénétrer dans le matériau.

Le Schéma 1. courbures de Force-Déplacement pour PMMA. La courbure sans période de prise à la force maximum affiche un nez à la partie supérieure de la courbure de déchargement attendu que la courbure avec une période de la prise 120s prouve que le pénétrateur continue à pénétrer dans le matériau.

Fluage de Mesure

La plupart de méthode classique de mesurer le fluage est de mettre à jour la force appliquée à une valeur maximale constante et de mesurer la modification en profondeur du pénétrateur en fonction du temps. La modification relative de la profondeur d'indentation est mentionnée comme le « fluage » du matériau de spécimen. Fig. 2 affiche une comparaison de fluage pour les trois polymères amorphes (PMMA, PVC et PC) testés avec les mêmes paramètres de test. PMMA est l'échantillon montrant le fluage le plus élevé suivi du PVC et du PC.

AZoNano - A à Z de Nanotechnologie - comparaison de Fluage de différents polymères amorphes de 10 indentations de manganèse avec le taux de chargement de 20 mN/min.

Le Schéma 2. comparaison de Fluage de différents polymères amorphes de 10 indentations de manganèse avec le taux de chargement de 20 mN/min.

Appareil De Contrôle Nano d'Indentation

On lui a affiché que le fluage d'indentation peut être facilement déterminé utilisant les Instruments de CSM Micro et l'Appareil De Contrôle Nano d'Indentation (MHT et NHT). Le coefficient de fluage d'indentation est défini comme modification relative de la profondeur d'indentation tandis que la force appliquée demeure constante.

Modèle de Deux-Élément de Maxwell

Pour les polymères vérifiés, un élan plus empirique qui fournit des informations sur les propriétés visco-élastiques du spécimen est disponible par la modélisation mécanique. En modélisant l'échantillon à un modèle de deux-élément de Maxwell, la réaction de fluage (modification en profondeur au fil du temps) à la force constante peut être exprimée selon la formule suivante :

AZoNano - A à Z de Nanotechnologie -

là où F0 est la charge maximum, le α est la cornière de cône semi, E* et η sont des paramètres en bonne santé représentant le volume et tondent des modules de l'élément de source, et la condition de viscosité qui mesure la propriété dépendant du temps du matériau, respectivement.

Modèle de Deux-Élément de Kelvin

Un Autre modèle commun utilisé est le modèle de deux-élément de Kelvin ; la réaction de fluage est alors :

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Des Des Autres utilisé généralement modèle pour les métaux mous peuvent être employés pour équiper la courbure de fluage de la formule logarithmique suivante :

là où A et B sont en bonne santé les paramètres qui dépendent de la température, densité de dislocation, Hamburgers dirigent et fournissent le renforcement. Pour ajuster la courbure de fluage à un fichier de données de mesure, le réglage judicieux du η d'E*and, ou l'A et le B doivent être déterminés.

Courbure de Fluage

La courbure de fluage de PMMA a été vérifiée avec tous les modèles mentionnés ci-dessus de fluage pour vérifier la précision du modèle comparé aux données de mesure, suivant les indications de Fig. 3. Le modèle donnant l'ajustement le plus proche aux données est le logarithmique suivi du modèle de Kelvin ; le modèle de Maxwell suit à peine les données de fluage.

AZoNano - A à Z de Nanotechnologie - Comparaison d'ajustement différent modélise sur le fluage de PMMA de 10 indentations de manganèse avec le taux de chargement de 20 mN/min.

Le Schéma 3. Comparaison de l'ajustement différent modélise sur le fluage de PMMA de 10 indentations de manganèse avec le taux de chargement de 20 mN/min.

L'influence de Fluage sur la dureté et le module donne droit Le comportement de fluage est hautement influencée par le taux de chargement utilisé pendant le test. Fig. 4. donne le résultat des courbures de fluage pour différents taux de chargement. Plus le taux de chargement est rapide, plus le fluage est élevé. Par Conséquent, pendant que le fluage est attentivement connecté à la déformation en plastique, chaque phase dans le régime en plastique pendant le test d'indentation est accompagnée d'un peu de fluage. Ainsi, la profondeur maximum d'indentation utilisée pour la dureté et le calcul de module est fortement affectée par le taux de chargement et la durée de la période de prise du test.

L'Enquête sur le module et la dureté en fonction de la période de prise a été exécutée sur PMMA, comme affiché sur Fig. 5. Ces résultats prouvent que, dans ce cas, seulement après qu'environ 40 s ou plus peuvent l'erreur de module devant fluer soit négligée.

Dureté

En Conclusion, la dureté est bien plus influencée par fluage que le module sur cet échantillon. La période de prise doit être au moins 100 s pour éviter l'effet de fluage.

AZoNano - A à Z de Nanotechnologie - Module et dureté en fonction de la période de prise à la force maximum pour PMMA pour 10 indentations de manganèse avec le taux de chargement de 20 mN/min.

Le Schéma 4. Influence du taux de chargement d'indentation sur la courbure de fluage pour PMMA pour 10 indentations de manganèse avec la période de prise de 120 s.

AZoNano - A à Z de Nanotechnologie - Module et dureté en fonction de la période de prise à la force maximum pour PMMA pour 10 indentations de manganèse avec le taux de chargement de 20 mN/min.

Le Schéma 5. Module et dureté en fonction de la période de prise à la force maximum pour PMMA pour 10 indentations de manganèse avec le taux de chargement de 20 mN/min.

Source : Instruments de CSM

Pour plus d'informations sur cette source visitez s'il vous plaît les Instruments de CSM

Date Added: Dec 5, 2006 | Updated: Dec 2, 2014

Last Update: 9. December 2014 19:41

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