Mekanisk Karakterisering för For av Glasfiber genom Att Använda en Nanoindenter

Täckte Ämnen

Inledning
Uttryckligt Testa
Metod
Resultat
NanoVision BildläsningsResultat
Uttryckligt Testa Resultat
Diskussion av Resultat
Jämförelsen av Modulusen Kartlägger, och Hårdhet Kartlägger
Jämförelsen av den NanoVision Bildläsningen och Uttryckligt Testar
Avslutningar
Hänvisar till
Om Agilent Teknologier

Inledning

Att Erhålla ytbehandlar kartlägger av resårmodulus, och hårdhet har varit ett ihärdigt mål av nanoindentationgemenskapen. En proffered lösning är att innebära rekvisita från ennågot liknande bildläsning av ytbehandla. Denna teknik, som kallas ibland modulusen som kartlägger, har subtila men viktiga begränsningar. Ytbehandla roughness och den begynna plasticitykompromissen beslutsamheten av för kontakt modulus för område och thus resår[1] Under många praktiska omständigheter. Dessutom för modulusen som kartlägger för att fungera, måste kontakten, vara resåret, men detta krav uteslutar hårdhet som kartlägger, därför att en hårdhet testar kräver att orsaka plasticity i det materiellt.

Uttryckligt Testa

Agilent Teknologier' introducerade nyligen Uttryckligt Testar alternativerbjudandeanvändare av Agilenten NanoIndenter G200 en omfattande lösning för mekaniskt kartlägga för rekvisita. Uttryckligt Testa genomför den traditionella inryckningen som testar [2] i en revolutionär långt för att uppnå aldrig tidigare skådat testa rusar [3].

Uttryckligt Testa utför en färdig inryckning cyklar per understöder, däribland att närma sig, kontaktar upptäckt, laddar, lastar av, och rörelse till den nästa inryckningsplatsen. Således Uttryckliga kan Test användas för att skapa riktigt ytbehandlar kartlägger av resårmodulus och hårdhet, enkelt, genom att utföra en snabb samling av inryckningar. Denna ska kort artikel specificerar bruket av Uttryckligt Testar för att kartlägga hårdhet- och resårmodulusen av glasfiber.

Det Uttryckligt Testar alternativ använder ett annat G200 alternativ, Agilent NanoVision, som en del- nyckel- design; NanoVision ger överlägsen positionering, reser flatness av, och avbilda-bearbeta programvara. Dessa två alternativ är inte identiska, emellertid. Uttryckligt Testa kräver NanoVision som en integraldel av ultrafast testa, men NanoVision kan också användas, som den tänktes ut ursprungligen (dvs., för att att skapa högkvalitativt AFM-något liknande avbildar). I arbetet som här framläggas, visas NanoVision både på dess eget, och som ett del- av Uttryckligt Testa.

Metod

All att testa utfördes med Agilent NanoIndenter G200 använda som var Uttryckligt, Testar, NanoVision och Agilent DCM II ett head inpassat med en Berkovich indenter. Ta prov var en dela upp av glasfiberdatoren stiger ombord, som metallographically monterades och polerades för nanoindentation. Glasfiber är ett plast- som förstärks av fina fibrer av exponeringsglas. För glasfiber stiger ombord datoren, thermosetting plast- (thermosets) används som det materiella utfyllnadsgodset. Avkrävakonstitutionen av glasfibern som testas i detta arbete, är okänd, men mycket kan vara lärd från den mekaniska rekvisitan av konstituenten.

Testaområdet var utvalt, genom att beskåda ytbehandla under ett optiskt mikroskop (optisk förstoring 40x). Därefter utfördes en NanoVision bildläsning för att erhålla ett högkvalitativt, AFM-något liknande avbildar av ytbehandla. Bildläsningen laddar var 10μN. Uttryckliga Test var van vid ordinerar därefter en samling av 40 x 40 inryckningar över ett område av 40μm x 40μm. Testametoden var Uttrycklig ` Testar till en Force.mss', och alla inryckningar i det Uttryckligt Testar samling hade ett maximum styrka av 1mN.

Resultat

NanoVision BildläsningsResultat

Figurera skärmar 1 ytbehandlar topologi från en NanoVision bildläsning. Denna bildläsning tog omkring 17 noterar och är typisk av vad kan vara fulländad med NanoVision. Det rött cirklar är det utsatt avslutar av individglasfibrar; blåttområdena är det thermoset utfyllnadsgodset. Det är viktigt att notera som Figurerar 1 är en äkta bildläsning, som indenteren återstår i i fortlöpande kontakt med ytbehandlastunderna som spårar dess topologi. Med andra ord avbildar detta är inte ett Uttryckligt Testar; Uttryckligt Testa utför individinryckningar över området, plockning indenteren upp av ytbehandla efter varje inryckning. Figurera 1 består av 200 fodrar bildläsningar som göras mellanslag jämnt i x-riktningen med 400, pekar antecknat i y-riktningen längs längden av varje bildläsning som bildar 80.000 som PIXELet avbildar.

Figurera 1. Ytbehandla topologi av glasfiber via den NanoVision bildläsningen. För detta avbilda, spetsen återstod i fortlöpande kontakt med ytbehandlastunderna som spårar dess topologi. Avläs styrka = 10μN; avläs tid = minut 17; avbilda storleksanpassar = PIXEL 200x400.

Uttryckligt Testa Resultat

Figurera 2 shows som resultaten av det Uttryckligt Testar inryckningssamling över det samma området som Figurerar 1. Figurera 2 skärmar (a) resårmodulusen, stund Figurerar 2 skärmar (b) hårdheten. Endast en inryckningssamling krävdes för att erhålla informationen för både modulusen, och hårdhet kartlägger. Förutom modulus och hårdhet kanaliserar annat är tillgängligt för att kartlägga, inklusive styvhet, ytbehandlar höjd och kontaktar djup. Denna Uttryckliga Test bestod av en samling av inryckningar 40x40, som gör dessa kartlägger PIXELet 1600 avbildar. att Testa tid var 26 noterar - precis en lite längre än den NanoVision bildläsningen.

Figurera 2. (a) Den Young modulusen och hårdhet (b) kartlägger av glasfiber via Uttryckligt Testar. Dessa avbildar skärm resultaten av en singel som Uttryckliga Test som består av individen 1600, inryckar. Max inryckningsstyrka = 1mN; testa tid = minut 26; avbilda storleksanpassar = PIXEL 40x40.

Figurerar show 3 och 4 den samma informationen som Figurerar 2, men i histogram bildar. Både hårdhet och modulusshowen nå en höjdpunkt som föreställer de två delarna av glasfibern: det thermoset plast- och glasfibrarna. Från denna information sluta sig till rekvisitan av delarna, och anmält in Bordlägga 1. Den anmälde rekvisitan är rimlig: 72 GPa är en typisk modulus för exponeringsglas, och 8,5 GPa är en rimlig modulus för en styv polymer.

Figurera 3. Histogrammet av modulusmätningsvisningen 1600 nå en höjdpunkt för varje glasfiberkonstituent. Intermediaten värderar påverkas av båda konstituent.

Figurera 4. Histogrammet av bimodal fördelning 1600 för hårdhetmätningsvisningen, med nå en höjdpunkt för varje glasfiberkonstituent.

Bordlägga 1. Rekvisitan av glasfiberdelar från Uttryckligt Testar mekanisk rekvisita kartlägger.

Del-Modulus (Normal Bärare.)Hårdhet (Normal Bärare.)
Thermoset Plast-8,51 (0,26)0,54 (0,02)
Exponeringsglas - fiber79,97 (5,40)6,99 (0,26)

Diskussion av Resultat

Jämförelsen av Modulusen Kartlägger, och Hårdhet Kartlägger

Modulusen kartlägger visat in Figurerar 2 (a) avslöjer att anmäld värderar påverkas markant av tvång verkställer, speciellt på gränserna av de två materialen. Det finns `-gloria' runt om fibrerna, var den avkända modulusen är litet högre än det av en plast- utfyllnadsgodset, men stilla mycket mindre än det av exponeringsglaset. När indenteren kontaktar ytbehandla i detta område, orsakar den en sätta in av resårdeformering som är stor nog att ne fibern. Således är påverkas den avkända modulusen inte precis det av det plast- utan av kickmodulusen av den närliggande fibern. Detta kallas tvånget verkställer därför att de tvingande materiella affekterna den mätte modulusen, även om indenteren inte kontaktar den direkt.

Faktiskt verkställer tvånget går båda väg. När indenteren är i kontakt med ett exponeringsglas - fiber, men är nära fibern kantar, den avkända modulusen är lägre tack vare överensstämmelsen av det närliggande plast-. Tvånget verkställer är synligt i modulushistogrammet som in visas, Figurerar också 3 - läsningarna mellan tvåna nå en höjdpunkt är för inryckningar vars resår sätter in möte båda material.

Vid kontrast kartlägger hårdheten Figurerar in 2 (b) är strängt bimodal. Rekvisitan är endera som av det plast- eller som av exponeringsglaset, med mycket lite i - mellan. Hårdhethistogrammet som in visas, Figurerar 4 stöttar också denna observation (, det finns dvs. mycket få läsningar mellan det av det plast- och det av exponeringsglaset). Allmänt är hårdhetmätningar mindre känsliga till materiellt tvingande, därför att sätta in av plast- deformering (som kvantifieras av hårdhetmätningen), är mycket mindre än sätta in av resårdeformering.

Jämförelsen av den NanoVision Bildläsningen och Uttryckligt Testar

Om en avbilda av ytbehandlar, önskas topologi, då är den bättre att utföra en NanoVision bildläsning, än ett Uttryckligt Testar samling; emellertid, om den kvantitativa mekaniska rekvisitan önskas, då det är bättre att utföra ett Uttryckligt Testar samling. Varje teknik har dess riktiga användning. För jämförbara testa tider avkastningar för en NanoVision bildläsning som en mycket hög-upplösning avbildar, än ett Uttryckligt Testar samling.

Figurera 1 (frambragt av NanoVision bara) består av 80.000 PIXEL och Figurerar 2 (frambragt av Uttryckligt Testa), består av endast 1600 PIXEL I arbetet som framläggas i denna artikel. Med en NanoVision bildläsning återstår Testar indenteren i fortlöpande kontakt med ytbehandla, men med Uttryckligt, indenteren utför faktiskt en färdig inryckning cyklar (att närma sig, kontakta upptäckt, ladda, lasta av, och rörelse till den nästa inryckningsplatsen), på varje pekar i samlingen för att erhålla kvantitativ mekanisk rekvisita. I summariskt är NanoVision bäst för grundläggande avbilda, men Uttryckliga Test är den enda avenyn för att erhålla kvantitativ mekanisk rekvisita kartlägger.

Avslutningar

Allmänt skapar att använda det Agilent NanoVision alternativet bara avbildar av ytbehandlar topologi som lösas högre, men använda den Uttryckliga Agilenten Testa alternativ (som inkorporerar NanoVision), ger kvantitativ mekanisk rekvisita som kartlägger, albeit med lägre upplösning än en NanoVision bildläsning. Uttryckliga Test var van vid utför en samling av inryckningar 40x40 för att kartlägga hårdheten, och resårmodulusen av en delad upp glasfiberdator stiger ombord över ett 40µm x 40µm område. De 1600 inryckningarna avslutades i mer mindre, än 26 noterar. Den mätte rekvisitan matchade förväntningar för de del- materialen. Som förväntat, kartlägger modulusen visat tvång verkställer till en mer stor grad, än hårdheten kartlägger.

Hänvisar till

1. Crawford B., ”Kartlägga för Styvhet: En Dynamisk Avbilda Teknik,” Agilent Teknologier, Inc., 2011, Dokumenterar Inget: 5990-6329EN Daterar Tagit Fram: Februari 21, 2012; Tillgängligt från: http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5990-6329EN.pdf.
2. Oliver, W.C. och Pharr, G.M., ”En Förbättrad Teknik för Att Bestämma Hårdhet och Resår-Modulus Att Använda Laddar, och Förskjutning som Avkänner InryckningsExperiment,” Förar Journal över av MaterialForskning 7(6), 1564-1583, 1992.
3. Hö, J., ”ForKarakteriseringen av ResårModulusen och Hårdhet via Uttryckligt Testar,” Agilent Teknologier, Inc., 2012 som Är Tillgänglig från: http://www.home.agilent.com/agilent/product.jspx?nid=-34000.0.00&c=186083.i.2&to=79831.g.1&cc=US&lc=eng&pageMode=LB.

Om Agilent Teknologier

nanotechnology instrumenterar l5At dig avbilda, behandla och karakterisera en bred variation av nanoscaleuppföranden - som är elektriska som är kemiska som är biologiska som är molekylära och som är atom-. Vår växande samling av nanotechnology instrumenterar, tillbehör, programvara, servar, och förbrukningsmaterialer kan avslöja ledtrådar som du behöver att förstå nanoscalevärlden.

erbjuder att en lång räcka av kick-precision atom- styrkamikroskop (AFM) ska möta dina unika forskningbehov. Högt configurable Agilents instrumenterar låter dig utvidga systemets kapaciteter, som dina behov uppstår. Agilents möjliggör bransch-ledande miljötemperatursystem och fluid bruk överlägsen flytande och mjukt avbilda för material. Applikationer inkluderar materiell vetenskap, electrochemistry, polymern och vetenskaperna om olika organismers beskaffenhetapplikationer.

Date Added: May 17, 2012 | Updated: Jul 15, 2013

Last Update: 15. July 2013 16:40

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit