CSM の器械からのマイクロか Nano 刻み目のテスター (MHT/NHT) を使用してクリープの動作の調査

カバーされるトピック

背景

刻み目テスト

測定のクリープ

Nano 刻み目のテスター

マックスウェルの 2 要素モデル

ケルビンの 2 要素モデル

クリープのカーブ

硬度

背景

クリープの現象は頻繁にポリマーおよび柔らかい金属のようなある特定の材料のために刻み目のテストで観察されます。 クリープは材料によって決まり、ある秒内の非常に低い値に普通減ります。 それにもかかわらず、それは係数の非生じる僅かなエラーおよび硬度の計算がかもしれない方法で最大深さそして荷を下すカーブに影響を及ぼします。 この記事は次の無定形ポリマーのためのクリープの動作の調査に焦点を合わせます:

·         Polymethylmethacrylate (PMMA)

·         ポリカーボネート (PC)

·         ポリ塩化ビニール (PVC)。

刻み目テスト

刻み目テストでは、頻繁に明示します図 1. で把握ピリオドなしにカーブで示されているように曲がるか、力変位のカーブの荷を下す部分のまたは 「鼻」としてそれ自身を、はって下さい。 そのような材料のために、力が最大力のある特定の時間の間に保持されるとき、圧子は図 1. に示すように、突き通り続けます。

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z PMMA のために - は力変位曲がります。 把握ピリオドのないカーブは最高で圧子は材料で突き通り続けることを 120 の s の把握ピリオドのカーブが示す一方ショーを荷を下すカーブの上部の鼻強制します。

図 1。

測定のクリープ

クリープを測定する共通方法は応用力を一定した最大値で維持し、時間の機能として圧子の詳細な変更を測定することです。 刻み目の深さの相対的な変更はように標本材料の 「クリープ」参照されます。 図 2 は同じテストパラメータとテストされる 3 つの無定形ポリマー (PMMA、 PVC およびパソコン) のためのクリープの比較を示します。 PMMA は PVC およびパソコンに先行している最も高いクリープを表わすサンプルです。

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z - 20 mN/min のローディングレートの 10 の mN の刻み目からの異なった無定形ポリマーのクリープの比較。

図 2。

Nano 刻み目のテスター

刻み目のクリープがマイクロ CSM の器械および Nano 刻み目のテスターを使用して容易に定めることができることが示されていました (MHT および NHT)。 刻み目のクリープ係数は刻み目の深さの相対的な変更と応用力が一定している残る間定義されます。

マックスウェルの 2 要素モデル

調査されたポリマーのために、もたらすより経験的なアプローチは標本の粘弾性がある特性についての情報機械模倣によって使用できます。 マックスウェルの 2 要素モデルへのサンプルの模倣によって、一定した力のクリープの応答 (詳細な変更一定時間にわたり) は次の方式に従って表現することができます:

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z -

F0 が最大負荷である一方、αは円錐形の半角度です、 E* およびηは大きさを表す適当なパラメータで、ばねの要素の係数を、および材料の時間依存の特性の量を示す粘着性タームを、それぞれせん断します。

ケルビンの 2 要素モデル

使用されるもう一つの共通モデルはケルビンの 2 要素モデルです; クリープの応答はそれからなります:

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z -

別のものが柔らかい金属のためのモデル広く使われた次の対数の方式とクリープのカーブに合うのに使用することができます:

A および B が適当である一方、温度、転位密度、ハンバーガーによって決まるパラメータは増強を方向を変え、もたらします。 測定のデータファイルにクリープのカーブに、 E*and のηの賢い調節合うためには、か A および B は定められる必要があります。

クリープのカーブ

PMMA のクリープのカーブはすべての前述のクリープモデルと図 3. に示すように測定データと、比較されるモデルの精密を確認するために調査されました。 データに最も近い適合を与えるケルビンモデルに先行しているモデルは対数です; マックスウェルモデルはほとんどクリープデータに続きません。

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z 20 mN/min のローディングレートの 10 の mN の刻み目からの PMMA のクリープで - は別の適合の比較模倣します。

図 3。

硬度および係数クリープの動作のクリープの影響はテストの間に使用されるローディングレートによって非常に影響を及ぼされます生じます。 図 4. は異なったローディングレートのためのクリープのカーブの結果を示します。 より速いローディングレート、より高いクリープ。 従って、クリープがプラスチック変形と密接に接続されると同時に、刻み目テストの間のプラスチック政体内のあらゆるステップはわずかクリープと一緒に伴われます。 従って、硬度および係数の計算に使用する最大刻み目の深さはテストの把握ピリオドのローディングレートそして持続期間によって強く影響されます。

把握ピリオドの機能として係数そして硬度の調査は図 5. で示されているように PMMA で、行われました。 これらの結果はおよそ 40 が s または多くできる後やっと、そのケースで、はうこと当然の係数のエラーは無視されることを示します。

硬度

最後に、硬度はそのサンプルの係数よりクリープによってさらにもっと影響を及ぼされます。 把握ピリオドはクリープの効果を避ける少なくとも 100 s である必要があります。

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z - 20 mN/min のローディングレートの 10 の mN の刻み目のための PMMA のための最大力の把握ピリオドの機能として係数そして硬度。

図 4。

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z - 20 mN/min のローディングレートの 10 の mN の刻み目のための PMMA のための最大力の把握ピリオドの機能として係数そして硬度。

図 5。

ソース: CSM の器械

このソースのより多くの情報のために CSM の器械を訪問して下さい

Date Added: Dec 5, 2006 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 12:42

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