图片来源：Alemnis AG
为了研究材料的机械性能，经常使亚博网站下载用纳米识别和微压测试。这些材料的特性通过已知几何形状的凹痕尖端亚博网站下载使用载荷或位移控制进行询问。传统的测试硬度（例如Vickers或Brinell技术）的方法是该仪器压痕原理的前辈，在评估广泛的样本属性时，它已成为理想的技术。
样品特性可能包括蠕变，应力松弛，应变速率灵敏度，硬度，滑动变形，弹性模量和断裂韧性。但是，重要的是要注意，随着温度的变化，材料特征发生了显着变化。
在某些情况下，温度依赖性可能对下游应用没有显着影响。但是，对于用于热处理，难治性应用或用于切割工具涂层的材料，并非如此，以亚博网站下载高速和温度运行。在这些情况下，必须在模拟的服务温度中表征亚博网站下载此类材料。对于传统的纳米识别设备，这可能是一项困难的努力。app亚博体育
确定哪个纳米材料亚博网站下载在高温测试下执行最佳。
高温缩进材料的某些特性亚博网站下载
热硬度测试可以被认为是这种评估高温下材料机械性能的祖先，这是因为这是第一种遇到与任务相关的许多挑战和怪癖的方法。亚博网站下载
确实，这证明了许多与高温凹痕有关的独特原则。热硬度测试表明，在测试条件下，识别诸如最高可能的硬度和刚度之类的特性如何变化的重要性，鉴于这些特性是导致凹痕探针选择的特性。
在测试温度下，所选的缩进材料必须保留其硬度。亚博网站下载这些温度的范围从室温到工业应用中的热量水平 - 通常高达600°C（1112°F）。亚博网站下载如果材料在测试条件下的热膨胀系数较差，在室温下表现出非凡的硬度，它们可能会软化。当然，这种改变可以改变缩进器区域函数，这对随后计算的硬度或弹性模量具有连锁反应。要考虑的另一个因素是对缩进尖端的潜在永久损害，这可能会失去其清晰度。
此外，在高温下，评估样品和凹痕尖端之间化学反应性的不匹配是关键。如果缩进材料在低温下惰性亚博网站下载，则可以在测试条件下与样品材料反应。这样的反应可能会导致接触中的一种或两种材料污染污染。亚博网站下载在最极端的情况下，有可能将一种材料溶解到另一种材料中。
评估高温缩进材料亚博网站下载
凹痕材料必须比样品高20％，以便在执行硬度测试时可以产生塑性变形。在理想的情况下，缩进器应更难100％。这是理想的选择，因此可以避免快速钝化或失败。
惠勒和米歇尔已经对高温缩进材料亚博网站下载（参考文献1）在下面的硬度与温度图中显示。尽管钻石自然是在环境温度下的最佳缩进材料之一，但其著名的硬度在升高温度下迅速下降，尽管该材料仍然比所有其他候选者都更难。亚博网站下载
在所有温度下，钻石是可用的最难工程材料：从室温到1000°C（1832°F）的分析。钻石可以在高度严格的高温纳米识别测试的持续时间内保留其机械性能的特殊交集。
因此，它保留了测试极其硬材料（包括技术级陶瓷和功能涂料）的理想解决方案的标题。亚博网站下载下一个最重要的缩进材料，就温度升高时的硬度而言，是立方硼化硼（BN）：该材料保留其刚性结构，直至大约500°C（932°F）的温度 - 之后，它经历了显着的滴剂。硬度。
凹痕材料的热维克（Hot Vickers and Knoop）与温度的函数，用外推的维亚博网站下载克（Vickers）硬度显示为虚线的材料，这些材料仅可用knoop硬度数据（参考文献1）。图片来源：Alemnis AG
尽管事实上它不如氮化立方硼那么坚硬，但在高温下保留硬度时，碳化碳化碳化碳（WC）的表现要优于BN。碳化钨保留到最大峰值工作温度，约为900°C（1652°F）。
当然，重要的是要记住，这些物质属性只是缩进绩效的一个方面。实际上，在升高的温度下，样品，凹痕尖端和大气中大气中大气的氧分子之间的交叉污染风险明显更大。当加热到超过400°C（752°F）的温度时，凹痕尖上的氧化物形成几乎是钻石，硝酸硼和蓝宝石的几乎不可避免的风险（Al2o3）。在高温下，最低反应性的凹痕材料之一是碳化钨，它促进了其在金属合金的高温亚博网站下载纳米识别测试过程中的应用。
在可以诊断出凹痕尖端的材料之前，必须了解正在测试的材料。尽管钻石和碳化碳化物似乎是关于低反应性和保持机械性能的理想领跑者，但总会有例外来证明这一规则。
反应性提出了另一个问题，从某种意义上说，它可能会迫使许多纳米凹陷设备上的温度限制 - 例如，空气中平均最大工作温度为200°C（392°F）。这种限制可能足以适合专有测试，但将防止准确的见解在高性能合金和耐火材料的材料硬度中提供。解决此问题的一种常规解决方案是在真空条件下进行加热的凹痕测试。
与Alemnis的高温纳米构造测试
Alemnis提供了广泛的高温（HT）模块非常适合将样品和凹痕器都加热到1000°C（1832°F）的材料进行精亚博网站下载确测试。此类模块是可以改进的，并且与所有标准的凹痕尖端材料兼容，可以在实验之间迅速有效地交换。亚博网站下载
参考和进一步阅读
- J. M. Wheeler和J. Michler，《高温纳米凹痕契约材料》，《亚博网站下载科学仪器评论》 84（2013）101301
此信息已从Alemnis AG提供的材料中采购，审查和改编。亚博网站下载
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