і одиниці мкм) 10 мікроскопа.
Визначення наявності наночастинок з монооксиду титану
Рельєф і механічні властивості надтвердих покриттів досліджувався методами скануючої зондової мікроскопії, наноіндентування і склерометри за допомогою скануючого нанотвердомера НаноСкан - 3D .
Сканирующие нанотвердомер НаноСкан призначений для дослідження рельєфу і структури поверхонь і вимірювання механічних властивостей (твердості і модуля пружності) матеріалів і тонких плівок на субмікронних і нанометровому масштабі.
Скануючий нанотвердомер НаноСкан працює на принципах, схожих з покладеними в основу скануючої силової мікроскопії. Головною відмінністю даного приладу від класичних скануючих зондових мікроскопів (СЗМ) є застосування пьезорезонансного кантільовери камертон конструкції з високою згинальної жорсткістю консолі. Використання режиму резонансних коливань дозволяє здійснювати контроль контакту вістря зонда з поверхнею за двома параметрами: зміна амплітуди і частоти коливань зонда. Резонансний режим роботи зонда забезпечує високу стабільність амплітуди і частоти коливань і гарантує досить м'який контакт вістря з твердою поверхнею досліджуваного матеріалу під час сканування.
Малюнок 3.5 Скануючий нанотвердомер НаноСкан - 3D raquo ;. Загальний вигляд.
У той же час висока згинальна жорсткість консолі зонда дозволяє вістря зонда проникати крізь в'язкий шар до контакту з пружною поверхнею, а також модифікувати поверхню -Проводити індентування і нанесення подряпин (склерометри). Конструкція зонда допускає використання алмазних наконечників різних типів і розмірів. Вигин пьезорезонансного зонда контролюється за допомогою високоточного датчика переміщень, що дозволяє вимірювати силу навантаження в процесі наноіндентування.
На базі НаноСкан реалізований метод вимірювання твердості, заснований на вимірюванні та аналізі залежності навантаження при вдавливании індентора в поверхню матеріалу від глибини впровадження індентора. Даний метод лежить в основі стандарту на вимірювання твердості ISO 14577.
Для механічних випробувань застосовується индентор типу Берковича, який представляє з себе тригранну алмазну піраміду з кутом при вершині близько 142?.
Метод вимірювального динамічного індентування полягає в наступному: индентор вдавлюється в поверхню зразка з постійною швидкістю, при досягненні заданої навантаження индентор відводиться в зворотному напрямку. У процесі такого випробування проводиться запис значень навантаження і відповідного їй зміщення індентора.
Типова для цього методу експериментальна крива у вигляді графіка залежності навантаження (P) від глибини вдавлювання (h) представлена ??на Рис. 4. Вона складається з двох частин, відповідних процесу навантаження і розвантаження. В рамках даного методу твердість H зразка визначається рівнянням:
Тут А с - це площа проекції відбитка при максимальному значенні прикладеного навантаження P max.
Малюнок 3.6 Загальний вигляд кривій навантаження, і схема контакту з позначеннями величин, використовуваних в методиці розрахунку модуля пружності і твердості.
Площа контакту при максимальному навантаженні А з визначається геометрією індентора і глибиною контакту hc і описується так званої функцій форми голки A c=f (hc).
Вимірювання площі відбитку на субмікро- і нанометровом масштабах обмежується роздільною здатністю оптичних мікроскопів. У цьому випадку досить ефективним способом є застосування методів СЗМ, що дозволяють одержувати зображення відновлених відбитків з нанометровим просторовим дозволом.
Значення твердості в методі розраховується за формулою Мейера і являє собою відношення максимальної прикладеної до індентора навантаження до площі проекції відбитка, виміряної за його зображенню.
Процес індентування в даному методі відбувається за алгоритмом, аналогічного методу вимірювального динамічного індентування. Максимальне навантаження, прикладена до індентора, вимірюється за сигналом оптичного датчика.
Після індентування проводиться сканування відновленого відбитка в режимі СЗМ. Нанесення відбитка і його подальше сканування проводиться одним і тим же зондовим датчиком з одним і тим же алмазним індентором, що дозволяє уникнути труднощів при пошуку областей вимірювань. У результаті сканування будується растрове тривимірне зображення, за яким вимірюються геометричні параметри відбитка і обчислюються необхідні для розрахунку твердості параметри. Визначення геометричних параметрів відновленого відбитка виробляється за спеціально розробленим алгоритмом.
Н...
