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ナノインデンテーションとは
ナノインデンテーションとは
ナノインデンテーションは、硬さ試験の最も先進的な手法です。ナノインデンテーション技術は、1992年 Oliver – Pharrによる影響の大きい論文が初めて発表され、硬度・弾性率の両方を自動で測定できるようになりました。
この革新により、既知の形状の圧子を押し込み、試験中に測定された荷重-変位曲線から、接触力学を用いて圧痕のサイズを決定することで、インデントのサイズを測定する必要がなくなりました。
ナノインデンテーションはその後、材料の最も先進的な機械的特性評価技術に発展し、現在ではほぼすべての種類の機械的特性を正確に測定できる試験方法も備えています。
アプリケーション例
ナノインデンテーション法
ナノインデンテーションは発明されてから、世界で最も広く使用されている機械的試験法となっています。ほぼすべての種類の材料のさまざまな機械的特性を調べるために使用されています。
特に準静的特性、つまり硬度/強度と弾性挙動を調べるためによく使用されますが、しかし、これはほんの始まりにすぎません。
ナノインデンテーションでは、材料のほぼすべての機械的特性を調べることができます。材料の、動的な/時間依存の/周期的な特性を、さまざまな手法を使用して調べることができます。破壊挙動や相転移などの複雑な特性も、ナノインデンテーションを使用して測定できます。この優れた汎用性により、ナノインデンターは研究室には不可欠なツールとなっています。
シンプルナノインデンテーション
シンプル / モノトニック(速度変化のない) ナノインデンテーション
シンプル インデンテーション(SI) は、場合によっては、最も強力なナノインデンテーション法です。この手法では、圧子を動的に振動させたりせずに、単調な負荷/除荷パスでインデンテーションが実行されます。これは、線形または二次の負荷/変位速度と、一定のインデンテーションひずみ速度を使用して実行されます。
このモードでは、FemtoToolsナノインデンターの、安定して正確な制御と、再現性の高い・高感度のセンシングとともに、同システムの他に類のないダイナミクス(応答の速さ)も、シンプルな負荷に対する材料の動的な機械的応答を受動的に測定するのに有用です。これにより、テスト中の個別のイベント (亀裂や断続的な可塑性など)を詳細に把握することができます。
連続剛性測定 (Continuous Stiffness Measurement: CSM)
連続剛性測定 (Continuous Stiffness Measurement: CSM)
1 回のナノインデンテーションテストで何千回分もの測定を実行できれば、何百回もシンプルナノインデンテーションを実行する必要はありません。 これが、ナノインデンテーションにおける連続剛性測定 (CSM) 技術の威力です。
シンプル・モノトニックなナノインデンテーションでは、除荷中に1回の剛性測定のみが行われます。
対してCSMモードでは、試験中、負荷をかけながら、同時に圧子を動的に振動させることで、剛性測定を連続的に実行できます。これにより、インデンテーション中の、各押込み深さごとの硬度・弾性率を測定できます。
FemtoToolsのシステムは、業界をリードする高い荷重と変位精度を持つため、これらの振動はナノメートルよりもかなり小さい範囲で制御でき、ごく浅い押込み深さでも、高速 CSM測定が可能です。