No.1 传统压痕测试vs仪器化压痕测试

 

传统压痕测试通常用于表征材料硬度，基本原理是将不同种类压头以预设载荷压入材料表面，测量压头在材料表面留下的压痕面积或者压入深度，通过计算得到相应的硬度值。ZwickRoell的仪器化压痕测试则是通过记录压头压入与卸载的全过程，从而得到连续的载荷-压入深度曲线，如下图所示。通过对该曲线的分析，可得出除硬度外其它特征材料性能，如：薄膜或涂层硬度、弹性模量、应力应变曲线、刮痕测试、机械性能图谱、动态测试等。

 

No.2 纳米压痕仪在复合材料界面特性测试中应用

 

以下案例为德国某高校使用ZwickRoell纳米压痕仪ZHN2.0，对强化纤维在基体中失效机理的分析，通过SEM（扫描电镜）对试验过程进行观测。

 

- 测试设备：ZwickRoell纳米压痕仪 ZHN 2.0 ；

 

- 材料：SiC/PyC/SiC 陶瓷基复合材料；

 

- 单丝直径：7.4-10.4 μm；

 

- 试样准备：将样品切割成小试样，经抛光后固定在带孔的玻璃基体上；

 

- 压头：Berkovich（贝氏）压头、定制化平冲压头（顶端尺寸5 μm*5 μm ）。

 

No.3 仪器化硬度计在复合材料界面特性测试中的应用

 

以下案例为德国某高校使用ZwickRoell仪器化硬度计ZHU进行复合材料单丝顶出测试，基于载荷曲线中的最大力值，对比了使用不同成型工艺制成的玻璃纤维复合材料之间基体与纤维的界面剪切力。

 

- 测试设备：ZwickRoell仪器化压痕仪 ZHU 0.2；

 

- 材料：有机玻璃机体复合材料；

 

- 单丝直径：约9μm；

 

- 试样准备：分别使用不同制备工艺进行样品的制作并切割成小试样；

 

- 压头：定制化平冲压头（顶端直径为5 μm）。

 

No.4 ZwickRoell仪器化压痕测试设备ZHN&ZHU

 

基于不同材料特性和应用，ZwickRoell设计研发了两种仪器化压痕测试设备：纳米压痕仪（ZHN）和仪器化压痕硬度计（ZHU）。前者针对涂层与薄膜的测试应用，后者针对较大零部件进行测试及部分微观测试。

 

纳米压痕仪 ZHN 

 

ZwickRoell的纳米压痕仪ZHN采用双立柱式设计，高刚度的机架可以使压头始终保持在运动轴线上。

 

主要特点及应用

 

- ZHN的模块化设计使机架上可以同时搭载两个测试压头：法向载荷单元（NFU）与横向载荷单元（LFU），通过控制器可实现独立运作或同时加载；

 

- ZwickRoell测试软件InspectorX中，预设有不同的测试程序，搭配不同的压头（可定制），满足到不同的测试应用；

 

- ZwickRoell纳米压痕软件兼容不同类型的成像设备（如：光学镜头、SEM、AFM等），在软件中清晰呈现试样的微观结构。

 

仪器化硬度计ZHU

 

ZwickRoell的仪器化硬度计ZHU是由单立柱式试验机机架、测试箱体以及硬度测试专用软件TestXpert Hardness Edition组成的测试系统。

 

主要特点及应用

 

- ZHU仪器化硬度计满足ISO 14577标准中的相关测试，得到完整的载荷-压入深度曲线；

 

- 多用途，性价比高。除压痕测试外，也可进行其他类型的宏观测试，如：拉力测试、压力测试、弯曲测试等；

 

- 可搭配不同的压头（含用户定制化），实现不同类型的宏观/微观压痕测试；

 

- 高度集成化的设计，可通过测试箱体的光学镜头直接对试样表面进行观测。