微纳米压痕仪
纳米压痕仪可测试哪些材料
纳米压痕仪可测试哪些材料
纳⽶压痕仪可测试哪些材料
纳⽶压痕仪主要⽶于微纳⽶尺度薄膜材料的硬度与杨⽶模量测试，测试结果通过⽶与压⽶深度的曲线计算得出，⽶需通过显微镜观察压痕⽶积。
纳⽶压痕仪主要⽶于测量纳⽶尺度的硬度与弹性模量，可以⽶于研究或测试薄膜等纳⽶材料的接触刚度、蠕变、弹性功、塑性功、断裂韧性、应⽶-应变曲线、疲劳、存储模量及损耗模量等特性。
可适⽶于有机或⽶机、软质或硬质材料的检测分析，包括PVD、CVD、PECVD薄膜，感光薄膜，彩绘釉漆，光学薄膜，微电⽶镀膜，保护性薄膜，装饰性薄膜等等。
基体可以为软质或硬质材料，包括⽶属、合⽶、半导体、玻璃、矿物和有机材料等。
Piuma Nanoindenter旨在表征较⽶样品的机械性能，如组织，⽶凝胶，⽶架等、操作简单容易。
由于⽶的样品阶段，⽶乎任何样品的⽶⽶或形状可以被使⽶。
以上⽶章来⽶于北京欧倍尔，转载请注明出处。
纳米压痕仪划痕仪安全操作及保养规程
纳米压痕仪划痕仪安全操作及保养规程前言纳米压痕仪和划痕仪是目前在材料科学和工程领域中应用非常广泛的实验设备。
它们可以用来研究材料的力学性能、表征材料表面的形貌、粗糙度、摩擦学等特性。
但是，如果在操作和保养这些设备时不加注意，不仅会对仪器设备造成损坏，也可能会对人员的安全造成危害和影响。
为此，我们撰写了本文档，旨在向有相关实验经验的同学提供更为严谨的操作和保养规程，以确保实验室内的安全和设备正常运行。
安全操作1.在操作纳米压痕仪和划痕仪之前，必须认真阅读使用说明书和安全操作手册，并确保已经理解了仪器的基本原理、工作方式和实验过程。
2.在操作仪器设备时，应进行安全检查，以保证仪器处于正常状态。
检查要注意以下事项：•仪器有无破损、松动、漏电现象；•软件是否正常启动和软件设置是否正确；•任务进行时是否处于安全位置和状态；•仪器周围是否存在易燃物、易爆物等危险物品，仪器上方是否有不稳定的物品。
3.在实验进行过程中，需要注意以下安全问题：•操作者必须戴好防护手套、护目镜和防护服，以避免接触到仪器的高温或者高压工作区域，或者其他可能会对安全造成危害的区域；•禁止将手指、手掌等身体部位放入仪器的运动范围内；•在仪器运行时，不要将其他器材、仪器放置在仪器的工作区域内；•在使用针尖或者划痕头进行实验时，需要特别小心防止其折断或失控，可能引起人员和样品的伤害。
4.实验人员需要定期检查仪器设备的维护情况，并及时发现和解决可能会影响仪器正常工作的问题。
如果发现问题无法自行处理，应及时联系厂商或者技术人员协助解决。
保养规程1.仪器需要定期进行保养，以保证其正常运行和延长仪器的使用寿命。
具体保养内容如下：•定期进行各部位的清洗，并注意保持清洁干燥；•每次实验后需要及时将仪器的工作区域进行清理，避免样品残留物等其他杂质影响下一次实验的数据准确性；•根据操作手册要求，定期进行相关的保养工作，如更换针尖、划痕头、传动轴等关键零部件，及时更换使用寿命比较短的部件如过滤器、橡胶垫等；•对于新购买或者长时间放置未使用的仪器，需要先进行保养和调试，确认各项参数和功能稳定后，方可进行实验。
微纳米压痕划痕仪安全操作及保养规程
微纳米压痕划痕仪安全操作及保养规程微纳米压痕划痕仪是一种精密的仪器，用于测试各种材料的力学性质和表面形貌。
为了确保使用时的安全和正确性，我们需要遵守以下安全操作和保养规程。
安全操作规程1.开机前检查仪器：使用前请检查仪器所有零部件是否紧固，仪器是否有表面损伤或腐蚀现象。
请特别检查划痕仪的划刀是否安装正确且锋利。
如果发现异常情况，请及时通知维修人员进行维修。
2.穿戴合适的工作服和防护设备：操作微纳米压痕划痕仪需要保证身体的稳定，因此需要穿戴舒适的工作服和易于移动的鞋子。
同时，需要戴上手套、眼镜、口罩等防护设备，确保人员身体和面部的安全。
3.严格遵守操作规程：使用微纳米压痕划痕仪需要遵守操作说明书上的操作规程，不得随意更改或添加操作步骤。
在操作过程中，需要注意仪器的运行状态，防止出现操作错误或异常情况。
4.维护好通风设备：在使用微纳米压痕划痕仪时，需要确保通风设备的正常运行，避免产生有害气体的积聚。
如果工作室内空气不好，请及时通风或使用空气净化设备。
5.维护好配件和附件：配件和附件是仪器正常运转的重要组成部分，需要定期检查、清洁和更换。
在使用前，需要确认配件和附件是否安装正确。
6.控制好实验室环境：在使用微纳米压痕划痕仪时，需要控制室内的环境温度、湿度和光照强度等因素，避免出现影响实验结果的因素。
保养规程1.定期清洁仪器表面：为避免仪器表面的腐蚀或损伤，需要定期清洁仪器表面。
在清洁前，请务必先断开仪器电源，使用软布或吹风机清洁仪器表面。
2.维护好仪器的划刀：划刀是微纳米压痕划痕仪的关键组成部分，需要定期检查和更换。
使用前请保证划刀的锋利度和角度符合操作规程要求。
3.定期更换仪器的消耗品：在使用微纳米压痕划痕仪过程中，需要定期更换仪器的消耗品，如滑块、切刃片和压头等。
如有异常情况请及时寻求技术支持。
4.定期维护仪器的机械部件：仪器的机械部件是影响仪器精度和稳定性的重要因素。
使用过程中，如出现噪音或者机械部件运行不稳定的现象，请及时通知仪器维修人员。
纳米压痕仪热漂
纳米压痕仪热漂（Thermal Drift）是指在纳米压痕测试过程中，由于温度变化导致的测试结果的偏差。
纳米压痕测试是一种用于测量材料硬度和弹性模量的技术，它通过在材料表面施加一个微小的压力，然后测量压痕的深度和形状来获取这些参数。
热漂的影响因素包括：
1. 环境温度变化：实验室内的温度波动可能会影响纳米压痕仪的测量精度。
2. 样品温度变化：样品在测试过程中的温度变化也可能导致测试结果的偏差。
3. 纳米压痕仪本身：仪器内部的机械部件或电子组件可能因为温度变化而发生形变或位移，从而影响测量结果。
为了减少热漂的影响，可以采取以下措施：
1. 温度控制：在测试过程中，尽量保持实验室的温度稳定，可以使用恒温箱来确保样品的温度在测试过程中保持恒定。
2. 校准：定期对纳米压痕仪进行校准，以补偿温度变化带来的测量误差。
3. 测试策略：在测试过程中，可以先进行初步的压痕测试以确定样品的初始硬度和弹性模量，然后在不进行额外加热或冷却的情况下进行详细的测试，以减少热漂的影响。
4. 数据分析：在数据处理时，可以对由于热漂导致的测试结果偏差进行修正，以提高数据的准确性。
总之，纳米压痕仪的热漂是一个需要重视的问题，通过采取适当的措施，可以有效减少热漂对测试结果的影响。
纳米压痕仪的数据表说明文档
纳米压痕仪数据表说明文档美国MTS 公司的纳米压痕仪（nano indenter），型号XP三棱锥的玻氏压针（Berkovich tip）棱面与中心线夹角65.3°，棱边与中心线夹角77.05°，底面边长与深度之比7.5315参考书《微/纳米力学测试技术及其应用》，张泰华编著测试方法是CSM（连续刚度）法。
这种方法可以做出硬度和模量随压入深度连续变化的曲线。
数据Excel表包含3+N个工作表：Results，Required Inputs，Inputs Editable Post Test，Test 00N、Test 00N-1。
Test 001（N是打压痕的点数），见下图1红框标记。
图1Results工作表，见图2：A列：压几个点，test中就有几个结果，下图中数据做了9个点；mean是这9个点的均值。
B列：红框内的数据，E Average Over Defined Range，意思是弹性模量在所取压入深度范围内的平均值。
这列是弹性模量的数据，需要重点看。
这个深度范围可以在后面数据处理中自己定义，是取平均值的压入深度范围。
C列：蓝框内的数据。
H Average Over Defined Range，意思是硬度在所取压入深度范围内的平均值。
这列是硬度的数据，也是需要重点看。
这个深度范围也可以后面数据处理中自己定义，是取平均值的压入深度范围。
最后将这9个点的硬度和模量数据再取平均值，得到最终的硬度和弹性模量，即绿框内的数据。
如果样品表面平整度很好的话，得到的数据偏差很小；如果样品表面不平整，数据就会很离散。
D列：Modulus From Unload，是从卸载曲线计算的模量值。
E列：Hardness From Unload，是从卸载曲线计算的硬度值。
相当于静态法测试出来的硬度和弹性模量。
可以作为参考。
图2Required Inputs工作表是在测试之前输入的参数。
Inputs Editable Post Test工作表图3：F列：Minimum Calculation Depth。
纳米压痕仪使用方法说明书
纳米压痕仪使用方法说明书一、产品概述纳米压痕仪是一种用于测试材料力学性能的仪器，它可以在纳米尺度下对材料进行压痕实验，并测量压痕产生的参数，以评估材料的硬度、弹性模量等性能。
在使用前，请仔细阅读本说明书，并按照指导操作，以确保正确使用并获得准确的测试结果。
二、安全操作须知1. 请将纳米压痕仪放置在平稳的实验台面上，保持仪器的稳定。
2. 使用纳米压痕仪时，务必戴上防护眼镜以保护眼睛免受可能产生的飞溅物伤害。
3. 在连接电源前，请确保电源开关处于关闭状态，以避免电源突然启动导致意外伤害。
4. 避免将手指或其他物体放置在纳米压痕仪的测试平台上，以免夹伤或划伤。
5. 停止使用纳米压痕仪时，请将电源开关关闭，并拔掉电源插头。
三、主要组件及使用说明1. 仪器外观示意图如下（图1）：（图1）2. 主要组件功能说明：* A. 控制面板：用于调节压痕仪的工作参数和显示测试结果。
* B. 测试平台：用于放置待测试样品。
* C. 针尖：用于对样品进行压痕。
3. 使用步骤：步骤1：将待测试样品放置在测试平台上，并通过控制面板调整样品位置，以确保针尖正确定位于样品表面。
步骤2：通过控制面板设定压痕深度、速度等参数。
步骤3：根据测试需求，选择适当的压痕方式（如静态压痕、动态压痕等）。
步骤4：按下启动按钮，纳米压痕仪开始对样品进行压痕测试。
步骤5：等待测试完成后，观察控制面板上显示的测试结果，如硬度、弹性模量等。
步骤6：记录测试结果，并根据需要保存数据或进行进一步分析。
四、注意事项1. 在进行纳米压痕测试前，请确保待测试样品的表面干净、平整，以避免测试结果受到污染或不均匀表面的影响。
2. 在测试过程中，应尽量避免外界震动或干扰，以确保测试结果的准确性。
3. 在更换样品或针尖时，请确保仪器处于关闭状态，并按照相关操作规程进行更换，以免损坏仪器或造成意外伤害。
4. 定期清洁和维护纳米压痕仪，以保持其正常工作状态和稳定性。
五、故障排除1. 仪器无法启动：检查电源插头是否插紧、电源开关是否打开，如果问题仍然存在，请联系售后服务。
纳米压痕仪测硬度
利用纳米压痕测量表层残余应力摘要经过差热收缩，薄铜箔产生等量的双轴残余应力（高达约175兆帕）。
随后，这些箔片在位移控制下出现压痕后测量负载—位移—时间特性。
实验发现，随着（拉伸）残余应力的增加，渗透到一定深度（一定时间内）所需的应用负载减小，这与有限元模型测试结果（包括塑性和蠕变）相符。
本文主旨就是关于这种变化的灵敏度。
实验观察到，相对较小的残余应力变化（几十兆帕的顺序排列）能产生影响。
这种影响应通过他们对纳米反应的影响检测出。
鉴于这种技术在表征（平面）表层残余应力特别是点对点变化的映射（对应获得准确的绝对值）的潜力，这是令人鼓舞的。
与此相反，它表明残余应力水平变化产生的硬度变化更小且更难分析。
materialia2011学报，爱思唯尔公司出版，保留所有权利。
关键词：纳米压痕；有限元分析；残余应力；无损检测1.介绍一般（平面）残余应力会影响屈服和塑性应变性能，它的存在影响试样近表区压痕响应。
曾有人提出这些压力可运用纳米压痕技术检测和测量。
这是个吸引人的想法，因为它能让这样的残余应力以无损的方式得到快速测量，可能他们能在成分表面被映射—例如，在焊缝。
Tsui et al. [1]研究了纳米压痕技术通过强加弯矩产生的残余应力对硬度（H）和杨氏模量（E）值的影响。
正如预期的一样，实验数据表明E对残余应力并无依赖（测量接触面积修正后）。
但是修正后硬度也不受残余应力的影响，一般来说硬度是受影响的（假设他们有一个偏差分量）。
然而，他们的数据有一定的干扰性，这些实验里，针对对残余应力减小水平的敏感度很低。
其他组在应用残余应力下测到了硬度变化。
Tsui et al. [1]组表明，当堆积发生，传统硬度测量方法容易产生错误。
考虑到压头与试样的实际接触面积使得不确定因素增多，这的确是很有可能的。
事实上，任何依靠压头面积函数的分析都有这种局限—至少对表现明显堆积的材料压痕是这样。
随即的文献5，作者提出了相同的有限元模型（FEM）模拟，模拟表明，除大的（拉伸）残余应力的情况以外，硬度不受残余应力影响。
fischer纳米压痕仪参数
fischer纳米压痕仪参数Fischer纳米压痕仪参数解析一、什么是Fischer纳米压痕仪？Fischer纳米压痕仪是一种用于测试材料硬度和弹性模量的仪器。
它通过在材料表面施加压力，然后测量压痕的形状和尺寸变化，从而计算出材料的硬度和弹性模量。
二、Fischer纳米压痕仪的参数1. 压头尺寸：Fischer纳米压痕仪通常配备多种规格的压头，以适应不同材料的测试需求。
常见的压头尺寸包括直径为1-10微米的球形压头和锥形压头。
2. 施加压力范围：Fischer纳米压痕仪可以在不同的压力范围内进行测试，通常可调节的压力范围为0.1-2000 mN。
3. 角度范围：测试时，可以通过调整压痕仪的角度来改变测试结果。
常见的角度范围为0-90度。
4. 压痕深度：Fischer纳米压痕仪可以测量材料表面的压痕深度，常见的测量范围为0.1-100微米。
5. 测量速度：Fischer纳米压痕仪可以根据需要调节测试的速度，以适应不同材料的测试需求。
常见的测量速度范围为0.1-10微米/秒。
6. 数据输出：Fischer纳米压痕仪通常配备相应的软件，可以实时显示和记录测试数据，并生成测试报告。
三、Fischer纳米压痕仪的应用1. 材料研究：Fischer纳米压痕仪可以用于评估不同材料的硬度和弹性模量，帮助研究人员了解材料的力学性能和结构特征。
2. 表面处理：通过测试材料表面的硬度和弹性模量，可以评估不同表面处理方法对材料性能的影响，从而优化表面处理工艺。
3. 质量控制：Fischer纳米压痕仪可以对生产过程中的材料进行快速测试，帮助企业实施质量控制，并确保产品的一致性和可靠性。
四、总结Fischer纳米压痕仪是一种用于测试材料硬度和弹性模量的先进仪器。
通过合理调节仪器的参数，可以得到准确可靠的测试结果。
它在材料研究、表面处理和质量控制等领域具有广泛的应用前景。
希望通过本文对Fischer纳米压痕仪的参数进行解析，能够增加对该仪器的了解和认识。
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H
P A
H
P A2
A
该式表明在接触面积较小， 即压入深度较浅是，接触面 积测量误差对硬度测量误差 的影响较大，因此，纳米压 痕技术也被称为“表面敏感 测量”
4、纳米压痕技术新进展
结合AFM技术，对亚微米及纳米尺度的第二相进行 力学性能分析。
A
50
A
B
B
100
mm
mm
0
0
0
mm
50
0
mm
100
微纳米尺度力学性能分析。
性能的信息。
4)人为因素影响较大，尤其是在压痕尺 寸较小的情况下。
二、微纳米压痕技术
1、基本力学性能测量
1）硬度 定义： H P
A
式中：P——载荷，N A——接触面积，m2
材料在压入过程中的基本变形行为
ht，hc
理想变形(Cu) ht=hc
ht = hc
ht:传感器检测到的压 头位移深度
Hardness (GPa)
Hardness (GPa)
35
Hardness of point A
30
25
20
15 40 50 60 70 80 90 100 110
Indent depth (nm)
10
Hardness curve of point B
8
6
4
2
0
200
400
600
800
1000
Indent depth (nm)
准静态测量的缺点
Average Hardness (GPa)
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
50 100 150 200 250 300
Displacement (nm)
Load (mN) Load (mN) .
2、连续刚度测量
12
Nominal Force, P/P = Constant
10
Nominal Force
微纳米压痕技术
薄膜力学性能测量
一、传统压痕技术及不足
传统的硬度测量方法：洛氏、布氏、维 氏、莫氏硬度。其中以维氏硬度和努氏 硬度最为常见
1、维氏硬度定义H P 式中：P——载荷，N
A
A——残余面积，m2
维氏硬度压痕 努氏硬度压痕
2、传统显微硬度在表面镀层硬 度测量上的不足
1)压痕尺寸必须足够大，而且清晰可见。 2)适用材料类型少 3)除了硬度数值不能得到其它有关力学
8
10.05
Excitation Force
6
10
9.95
4
4.95
5
5.05
Time (seconds)
2
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Time (seconds)
只需要1次测量就可以 获得整条硬度-压入深 度曲线，大大降低了实 验工作量
3、误差来源
接触面积计算错误 (1) 表面粗超度大或几何形状不是平面 (2) 压头几何形状偏离理想形状 (3) 材料变形行为与设定不符合
Er
2
S A
1
1
2 i
1
v2
Er
Ei
E
基本力学性能测量
3）变形功测量
Wp We
准静态测量的缺点
Hardness (GPa)
40 35 30 25 20 15 10
5 0
0
TiN film on Si
200
400
600
800
Displacement Into Surface (nm)
1000
表面强化层硬度随深度的变化规律
hc:压头与材料接触面 积对应深度Cu
INDENTER
hc ht
堆起(Al) ht<hc
SAMPLE e.g. Al2O3
凹陷(Al2O3) ht>hc
发生凹陷变形材料实际接触深 度计算
hc
ht
P S
A f (hc )
基本力学性能测量
2）弹性模量
Load (mN)
金属-陶瓷复 合材料两相 硬度测量
Load (mN)
3.5
3.0 Load curve of point A
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0
20
40
60
80
100
Indent depth (nm)
30
Load curve of point B
25
20
15
10
5
0
0
300 600 900 1200 1500 1800
Indent depth (nm)