如何在800℃下进行纳米压痕测试

• 关键词：安东帕,UNHT3 HTV,纳米压痕测试仪
• 摘要：关于进行高温纳米压痕试验的最佳方法一直存在争议，其中热漂移、尖端腐蚀和噪声基底是阻碍此类试验的主要问题。安东帕TriTec高温超纳米压痕测试仪(UNHT3 HTV) 能够解决800℃下进行纳米压痕测试的问题。

　关于进行高温纳米压痕试验的最佳方法一直存在争议，其中热漂移、尖端腐蚀和噪声基底是阻碍此类试验的主要问题。安东帕TriTec高温超纳米压痕测试仪(UNHT³ HTV) 能够解决800℃下进行纳米压痕测试的问题。

　　前期工作已经证明，除了氧化之外，热漂移是导致高温试验误差的关键问题之一，随着温度的升高，漂移率趋于增加。在UNHT³ HTV中解决这个问题是一个重要的发展，需要很多修改来适应所有可能的变量。

　　基于安东帕尔在纳米压痕方面的长期经验，UNHT³ HTV的核心是基于非常成功和获得专利的超纳米压痕测试仪(UNHT³)。

安东帕高温高真空超纳米压痕仪 UNHT³ HTV

　　其测量探头经过优化，能在高温下运作，并与正在申请专利的样品台结合，使测量能够在工作范围内的任何温度下进行，具有极高的热稳定性。

UNHT3 HTV系统的示意图

　　如示意图所示，测量探头、光学视频显微镜和样品台安装在高真空腔室中，使用涡轮分子二次泵和一次泵抽至10^-7 mbar。

　　真空操作的两个主要优点是：

　　(i) 去除氧化的影响，这意味着可以在试样材料的表面力学性能不因氧化物而改变的情况下进行试验。此外，也可以使用不适应氧化环境的压头材料：例如，金刚石是在室温下可选择的压头材料，但它在约400°C以上会氧化，然后软化并容易钝化，从而使其实际上无法用于纳米压痕。

　　(ii)通过腔内对流减少热损失，从而大大有助于热稳定。

　　真空操作的主要缺点是，阀门和泵的运行将在测量中引入额外的机械噪声，因此，已采取具体措施以尽可能减少这种噪声，包括：

　　(a) 材料选择：框架的内部构架已经通过使用铝、铸铁和不锈钢的混合物进行了优化，从而实现了最佳的机械阻尼。

　　(b) 在背压阀和二次泵之间连接一个真空缓冲器，允许在不需要一次泵的情况下运行数小时。这可以保持10^-6 mbar真空超过10小时。

　　(c) 采用低摩擦轴承的5轴磁悬浮涡轮分子泵，将机械振动降到最低。

　　(d) 防振：整个真空室安装在4点防振台上，采用有效的压缩空气使真空室“浮”起来，消除了大部分振动噪声。

　　(e)提供6 Nmm^-1的弹簧常数的弹簧，加强了UNHT³ HTV测量探头的弹簧 (与标准UNHT³的3 Nmm^-1相比)，从而保持可接受的噪底，并补偿压头和基准的额外质量。

　　关于安东帕

　　安东帕成立于1922年，如今，全世界已经有超过3200名员工从事开发、生产和销售高精度的实验室仪器和过程测量系统，并提供定制的自动化和机器人解决方案。

　　安东帕提供从原子到宏观范围内测试各种材料的材料特性的全套仪器。除光谱、X射线等结构分析外，还提供了仪器压痕、摩擦学、划痕试验、涂层厚度测定和原子力显微镜等。此外，安东帕还提供采用化学和电化学方法用于表面电荷测定、流变学研究、粘度测定、颗粒表征等仪器。

　　关于纳米压痕仪、划痕仪

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