No.1 傳統壓痕測試vs儀器化壓痕測試

 

傳統壓痕測試通常用于表征材料硬度，基本原理是將不同種類壓頭以預設載荷壓入材料表面，測量壓頭在材料表面留下的壓痕面積或者壓入深度，通過計算得到相應的硬度值。ZwickRoell的儀器化壓痕測試則是通過記錄壓頭壓入與卸載的全過程，從而得到連續的載荷-壓入深度曲線，如下圖所示。通過對該曲線的分析，可得出除硬度外其它特征材料性能，如：薄膜或涂層硬度、彈性模量、應力應變曲線、刮痕測試、機械性能圖譜、動態測試等。

 

No.2 納米壓痕儀在復合材料界面特性測試中應用

 

以下案例為德國某高校使用ZwickRoell納米壓痕儀ZHN2.0，對強化纖維在基體中失效機理的分析，通過SEM（掃描電鏡）對試驗過程進行觀測。

 

- 測試設備：ZwickRoell納米壓痕儀 ZHN 2.0 ；

 

- 材料：SiC/PyC/SiC 陶瓷基復合材料；

 

- 單絲直徑：7.4-10.4 μm；

 

- 試樣準備：將樣品切割成小試樣，經拋光后固定在帶孔的玻璃基體上；

 

- 壓頭：Berkovich（貝氏）壓頭、定制化平沖壓頭（頂端尺寸5 μm*5 μm ）。

 

No.3 儀器化硬度計在復合材料界面特性測試中的應用

 

以下案例為德國某高校使用ZwickRoell儀器化硬度計ZHU進行復合材料單絲頂出測試，基于載荷曲線中的最大力值，對比了使用不同成型工藝制成的玻璃纖維復合材料之間基體與纖維的界面剪切力。

 

- 測試設備：ZwickRoell儀器化壓痕儀 ZHU 0.2；

 

- 材料：有機玻璃機體復合材料；

 

- 單絲直徑：約9μm；

 

- 試樣準備：分別使用不同制備工藝進行樣品的制作并切割成小試樣；

 

- 壓頭：定制化平沖壓頭（頂端直徑為5 μm）。

 

No.4 ZwickRoell儀器化壓痕測試設備ZHN&ZHU

 

基于不同材料特性和應用，ZwickRoell設計研發了兩種儀器化壓痕測試設備：納米壓痕儀（ZHN）和儀器化壓痕硬度計（ZHU）。前者針對涂層與薄膜的測試應用，后者針對較大零部件進行測試及部分微觀測試。

 

納米壓痕儀 ZHN 

 

ZwickRoell的納米壓痕儀ZHN采用雙立柱式設計，高剛度的機架可以使壓頭始終保持在運動軸線上。

 

主要特點及應用

 

- ZHN的模塊化設計使機架上可以同時搭載兩個測試壓頭：法向載荷單元（NFU）與橫向載荷單元（LFU），通過控制器可實現獨立運作或同時加載；

 

- ZwickRoell測試軟件InspectorX中，預設有不同的測試程序，搭配不同的壓頭（可定制），滿足到不同的測試應用；

 

- ZwickRoell納米壓痕軟件兼容不同類型的成像設備（如：光學鏡頭、SEM、AFM等），在軟件中清晰呈現試樣的微觀結構。

 

儀器化硬度計ZHU

 

ZwickRoell的儀器化硬度計ZHU是由單立柱式試驗機機架、測試箱體以及硬度測試專用軟件TestXpert Hardness Edition組成的測試系統。

 

主要特點及應用

 

- ZHU儀器化硬度計滿足ISO 14577標準中的相關測試，得到完整的載荷-壓入深度曲線；

 

- 多用途，性價比高。除壓痕測試外，也可進行其他類型的宏觀測試，如：拉力測試、壓力測試、彎曲測試等；

 

- 可搭配不同的壓頭（含用戶定制化），實現不同類型的宏觀/微觀壓痕測試；

 

- 高度集成化的設計，可通過測試箱體的光學鏡頭直接對試樣表面進行觀測。