菲希爾納米壓痕儀可以測量的參數(shù)

主要參數(shù)
硬度和彈性是材料的特性，這意味著測量值取決于所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。為了使測試結(jié)果具有可比性，ISO 14577-1要求對測試條件進(jìn)行規(guī)范
 Specification of test conditions according to ISO 14577-1
壓痕硬度
壓痕硬度HIT是材料抵抗(=塑性)變形的測量值。它通常是在預(yù)設(shè)的最大載荷下測定的。壓痕硬度可以轉(zhuǎn)換為維氏硬度，但必須清楚地標(biāo)明轉(zhuǎn)換值。
馬氏硬度
與壓痕硬度相比，馬氏硬度HM提供了有關(guān)材料塑性和彈性性能方面的信息。馬氏硬度是由整個(gè)加載過程中的連續(xù)壓痕深度計(jì)算得出的。
壓痕模量
壓痕模量EIT是一個(gè)描述材料彈性的值，并且是彈性材料的所有應(yīng)用中最重要的參數(shù);它是由壓痕測試中的卸載過程計(jì)算得出的。
壓痕蠕變
蠕變行為CIT描述了材料在恒載荷作用下的進(jìn)一步持續(xù)變形。為了測定這個(gè)值，壓頭需要壓入樣品并以恒定的載荷保持較長一段時(shí)間(幾分鐘到幾小時(shí))。聚合物等容易蠕變的材料不斷地在該載荷下屈服，所以壓痕深度持續(xù)增大。
儲能模量和損耗模量
儲能模量和損耗模量(E '和E ')描述了材料在振蕩載荷作用下的行為。儲能模量代表了材料的彈性變形部分；它與材料中儲存的變形能的比例成正比，且變形能在卸荷后從材料中回收。損耗模量則代表材料的粘性部分；它對應(yīng)的是在形變過程中轉(zhuǎn)化為熱量而失去的那部分能量。
測量模式
為了能夠測定更多的參數(shù)，F(xiàn)ischer的納米壓痕儀置提供了不同的測量模式。
增強(qiáng)型剛度模式（ESP）
在ESP方法中，壓頭反復(fù)地逐漸加載和卸載。在這個(gè)過程當(dāng)中載荷不斷地增加，直到達(dá)到預(yù)設(shè)的最大載荷為止。這樣就可以在樣品的同一位置處快速測得壓痕模量(EIT)、壓痕硬度(HIT)和維氏硬度(HV)等參數(shù)隨載荷和壓痕深度變化的關(guān)系。
這種方法在測試薄涂層時(shí)特別有用。這種與深度相關(guān)的測量可以在極低載荷下測得涂層的性能參數(shù)而不受基底的影響。隨著載荷的增加，還可以分析涂層向基材的過渡部分。
動(dòng)態(tài)模式
動(dòng)態(tài)模式是基于動(dòng)態(tài)力學(xué)分析(DMA)。DMA用于測試固體材料，而Fischer的動(dòng)態(tài)模式允許在更小的尺度上表征材料性能，如汽車涂料。為此，壓頭通過正弦加載和卸載的載荷壓入樣品表面-所有的振幅只有幾個(gè)納米，這可以測定彈性模量、儲能模量和損耗模量等性能。
影響測量結(jié)果的因素
與所有方法一樣，測量會受到一些因素的影響。對于納米壓痕，除了壓頭磨損和溫度外，最重要的影響因素是振動(dòng)和粗糙度。
壓頭磨損和損傷
Fischer只使用天然金剛石制成的壓頭，因?yàn)樗鼈兎浅Ｄ湍?。然而，在多次測量之后壓頭確實(shí)會受到磨損。壓頭變得鈍化，影響了其最初規(guī)定的形狀。在一定程度上，可以通過測量標(biāo)準(zhǔn)材料來補(bǔ)償這種影響，例如硼硅玻璃。一旦壓頭嚴(yán)重磨損，壓頭必須更換。
溫度
在測量硬度和彈性性能過程中，溫度起著重要的作用。許多材料，特別是軟的聚合物，即使在相對較小的溫度波動(dòng)下其力學(xué)性能也會發(fā)生變化。這就是為什么在測量時(shí)必須確定環(huán)境溫度。
此外，測量技術(shù)本身也會對溫度敏感，尤其是在幾個(gè)小時(shí)的測量過程中，儀器內(nèi)部會產(chǎn)生熱量。當(dāng)不同部件受熱膨脹時(shí)，會使測量結(jié)果偏差。
HM2000和PICODENTOR HM500儀器中的天然大理石構(gòu)造使它們在結(jié)構(gòu)和溫度方面都非常穩(wěn)定，這可以讓它們持續(xù)長達(dá)數(shù)小時(shí)的測試而不受溫度的影響。
震動(dòng)
震動(dòng)是影響測量結(jié)果的最常見原因之一。在低載荷測試中，即使是通風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)生的空氣流動(dòng)，或者由于腳步引起的地板震動(dòng)，也會影響測量結(jié)果。對于高精度的測量，F(xiàn)ischer建議選擇一個(gè)震動(dòng)較小的位置(例如地下室)，并使用帶主動(dòng)減震系統(tǒng)的封閉測量艙。
粗糙度
由于表面粗糙，壓頭不能與樣品表面均勻接觸。這就是為什么測量結(jié)果往往難以重現(xiàn)。如果有可能，應(yīng)在測量前盡量拋光粗糙表面，如無法進(jìn)一步改善粗糙狀況，則應(yīng)進(jìn)行多次對比測量。