Nanoindentatore NanoTest Vantage

da Micro Materials

NanoTest Vantage è un sistema per la caratterizzazione nanomeccanica di superfici e film sottili in grado di fornire in un'unica piattaforma diverse tecniche di misura in diverse condizioni ambientali per una simulazione più efficace delle reali condizioni di lavoro dei materiali sotto esame.

Features
Ampio range di carico: da 10µN fino a 20N
Ampia disponibilità di test alternativi in aggiunta alla nanoindentazione classica
Il più ampio range di temperature disponibile in ambito di nanoindentazione: da -100°C a 850°C
Controllo delle condizioni ambientali (umidità, temperatura, atmosfera)

Il sistema di nanoindentazione NanoTest Vantage è una piattaforma universale per l'esecuzione di diverse tipologie di analisi delle proprietà meccaniche di superfici e film sottili. L'elevata modularità consente di combinare assieme diversi moduli di misura e permette di modificare lo strumento in funzione di specifiche necessità ed applicazioni.
Il frame in granito estremamente rigido in combinazione con un controller di ultima generazione garantiscono misure caratterizzate da elevatissime risoluzioni di carico e di spostamento, bassissimi drift, riduzione dei tempi di misura e delle operazioni di calibrazione.
Due teste di carico (in alternativa l'una all'altra, o in combinazione) permettono di eseguire misure nel range micro e nano. Lo speciale design a pendolo della testa di carico garantisce un'eccezionale stabilità di indentazione, con prestazioni conformi alle normative ISO 14577 e ASTM 2546. Il nanoindentatore NanoTest Vantage offre il più basso valore di drift fra tutti i sistemi disponibli sul mercato, sia a temperatura ambiente che ad alte temperature, consentendo l'applicazione di un ampio range di rate di carico durante le misure. In aggiunta alla classica modalità di nanoindentazione, è disponibile un'ampia gamma di esperimenti alternativi e complementari quali ad esempio misure di scratch e usura, nano-impatto e fatica, nano-fretting, che contribuiscono a simulare e riprodurre le diverse realtà di meccanismi di contatto ed usura cui sono sottoposti i materiali nel loro utilizzo quotidiano. La possibilità inoltre di variare e controllare le condizioni ambientali (umidità, temperatura, atmosfera) cui è sottoposto il campione rappresenta una caratteristica fondamentale dello strumento. In particolare, il range di temperature offerto dal NanoTest Vantage (-100°C÷850°C) è in assoluto il più ampio disponibile per misure di nanoindentazione. Il sistema inoltre permette l'esecuzione di misure in ambiente liquido e in vuoto.

Range di carico

  • 10 µN – 500 mN per la testa “nano”
  • 300 mN – 30 N per la testa “micro”

Moduli di misura

  • Nanoindentazione
  • Microindentazione
  • Test di Nano- e Microscratch con acquisizione simultanea della misura di frizione 
  • Misure di Nano- e Micro-Impatto
  • Nano-Fretting con acquisizione simultanea della misura di frizione

Accessori per misure in ambiente controllato

  • Stage per misure ad alta temperatura, fino a 750°C 
  • Stage per misure a bassa temperatura, fino a -30°C
  • Camera per misure in atmosfera inerte
  • Cella per misure in liquido 
  • Cella per misure di tribocorrosione
  • Cella per misure a controllo di umidità

Gli stage per misure in temperatura prevedono il riscaldamento sia del campione che della punta (indenter) al fine di eliminare drift termici. La maggior parte dei moduli di misura sono compatibili con le opzioni per misure in ambiente controllato.

Opzioni per Imaging:

  • Microscopio ottico multi-obiettivo (5x, 10x, 20x e 40x)
  • Microscopio a Forza Atomica (AFM) integrato
  • Profilometro 3D (compatibile con stage per misure in temperatura)
Nanoindentazione

Il nanoindentatore NanoTest Vantage permette l'esecuzione di esperimenti di nanoindentazione veloci ed estremamente accurati per la misura di proprietà meccaniche dei materiali quali durezza, modulo elastico, creep e altro. Applicazione tipica della nanoindentazione, che ha spinto allo sviluppo di questo tipo di strumentazione circa 30 anni fa, è la misura di film e ricoprimenti sottili. Grazie ad un sistema di posizionamento preciso ed accurato, il sistema permette di misurare le proprietà di materiali multi-fase e microstrutturati.                                   

  • Stima della durezza e del modulo elastico in conformità agli standard ISO attraverso l'uso del metodo di Oliver-Pharr
  • Analisi di omogeneità delle proprietà meccaniche attraverso esecuzione di mappe 3D
  • Esperimenti di Load-Partial-Unload per la stima di durezza e modulo elastico in funzione della profondità (depth profiling)
Nano-scratch e usura

Il modulo per misure di nano-scratch e fatica consente di eseguire analisi di proprietà di adesione e attrito utilizzando l'intero range di carico dello strumento. Questa opzione è compatibile con il modulo per misure ad alta temperatura.

Nano-impatto e fatica

Il nano-impatto è un metodo di analisi brevettato da Micro Materials che consente di eseguire misure ad elevato rate di sforzo contribuendo ad espandere enormemente le capacità di misura dello strumento ben oltre i test di nanoindentazione standard di tipo quasi-statico. Questo metodo, che consiste in misure di impatto ripetute con frequenza controllata, permette la stima della cosidetta "durezza dinamica" e dell'energia assorbita dal provino durante il test e trova larga applicazione nella caratterizzazione di coating protettivi per utensili da lavoro. Questa opzione inoltre è compatibile con il modulo per misure ad alta temperatura.

Nano-fretting

Il modulo per Nano-fretting consente di investigare fenomeni di fatica e usura nell'ambito di processi di sfregamento reciproco di superfici. L'impiego di ampiezze di oscillazione nel range 1-20 µm eseguite a frequenze fino a 20 Hz (e superiori, se necessario) consente di eseguire test di fretting e di usura ad elevato numero di clicli e conteporaneamente misure di attrito dinamico. Indentatori di diverse geometrie e materiali sono disponibili anche per questo tipo di analisi.

Test ad elevata temperatura

Fra le varie tipologie di controllo delle condizioni ambientali, la possibilità di eseguire misure a temperatura variabile, ed in particolare ad elevata temperatura, rappresenta il vero e proprio fiore all'occhiello del NanoTest Vantage. Il range di temperature accessibile (-100°C÷850°C) consente di testare le proprietà dei materiali alle loro reali temperature di lavoro. Questa possibilità risulta di cruciale importanza in diversi settori applicativi, come ad esempio il test di coating protettivi utilizzati in condizioni non lubrificate, dove il calore prodotto dall'attrito sottopone i materiali a temperature largamente superiori a quelle ambiente. La configurazione a pendolo della testa di carico del NanoTest Vantage, con geometria di indentazione orizzontale, in combinazione con il riscaldamento indipendente di punta e campione, garantisce livelli di drift e qualità dei dati semplicemente inarrivabili per qualsiasi altro sistema offerto sul mercato. Il modulo ad alta temperatura è dotato di una camera per il controllo dell'atmosfera con possibilità di flussare argon o azoto al fine di minimizzare i processi di ossidazione. Qualora  temperature superiori ai 750°C fossero necessarie, la soluzione è NanoTest Xtreme che offre soluzioni all'interno di camere da vuoto, consentendo così to spingere i limiti delle alte temperature a livelli superiori.

"Grazie a Nanotest Vantage siamo in grado di caratterizzare diverse tipologie di materiali. In particolare eseguiamo caratterizzazioni meccaniche di materiali a base alluminio, magnesio, acciaio e ghisa e abbiamo recentemente pubblicato alcuni risultati riguardanti proprietà autolubrificanti di fiocchi di grafite. La flessibilità ed il range di possibili misure che Nanotest Vantage offre sono stati fattori determinanti nella scelta dello strumento. La sua modularità inoltre permette di eseguire upgrade ed estensioni anche in fasi successive. Abbiamo inoltre trovato il supporto tecnico-applicativo di LOT-QuantumDesign decisamente soddisfacente" 

- Toni Bogdanoff, Tecnico di Laboratorio, School of Engineering, Jönköping University, Svezia

“Nei nostri laboratori utilizziamo Nanotest Vantage per la caratterizzazione nano e micromeccanica di grafite e altri materiali a base carbonio. I fattori chiave nella scelta di Nanotest Vantage sono stati senza dubbio l’ampio range di carico e la vasta scelta di moduli di misura e accessori disponibili. In questi anni di utilizzo abbiamo apprezzato sia l’affidabilità dello strumento che la qualità e velocità del supporto di LOT-QuantumDesign.”

- Christian Hubert, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH, Darmstadt, Germania

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