Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST
Die Nanoindentierung ermöglicht die lokale Bestimmung von Härte und Elastizitätsmodul u.a. an dünnen Schichten auf Glas.
Härte und Elastizitätsmodul von Schichten und Massivmaterialien mit Nanoindentierung und Mikroindentierung bestimmen
Nanoindentierung
Die Nanoindentierung erlaubt die lokale Bestimmung von Härte (Nanohärte) und Elastizitätsmodul an ultradünnen Schichten (> 300 nm) mit einer lateralen Auflösung im Mikrometerbereich und ermöglicht damit auch lokale Härtemessungen oder Härtemappings an inhomogenen Proben. Daneben können mittels Kriech- oder Relaxationstests auch viskoelastische Eigenschaften von Polymerschichten oder das Selbstheilungsverhalten von Kratzern in Lacken charakterisiert werden.
Mikroindentierung
Für dickere Schichten im Bereich > 3 µm kann die Mikroindentierung eingesetzt werden, um die Vickers-, Martens- oder Universalhärte zu bestimmen. Die Mikroindentierung ist robuster und weniger aufwändig als die Nanointendierung. Sowohl mit der Mikroindentierung als auch der Nanoindentierung können Härte-Tiefenprofile am Querschliff erzeugt werden (zum Beispiel bei nitrierten Proben, Mehrschichtsysteme etc.)
Nanoindentierung mit hoher lateraler Auflösung
Serie von Nanoindents durch eine CrN-Ausscheidung in nitriertem Stahl. Mit Härteprofil des CrN-Partikels in der Stahlmatrix.
Ultraflache Indentierung
Ultraflache Indentierung in eine 400nm dünne Kupfer-Phtalocyanin-Farbstoffbeschichtung.
Tiefenabhängige Härtemessung
Durch die Multipel-Partial-Unloading-Technik (mpu) kann mit einer einzigen Messung, die nur ca. eine Minute dauert, direkt eine tiefenabhängige Härtemessung durchgeführt werden. Dies ist das Verfahren der Wahl, um bei sehr dünnen Schichten zu entscheiden, ab welcher Tiefe ein Einfluss des Substrates sichtbar wird.
Vickershärte: Härte-Tiefenprofil von Nitrierschichten
Härte-Tiefenprofil von drei verschiedenen Stahlsorten, die unter identischen Bedingungen (520° C, 16 Stunden, 80 %N) nitriert wurden. Die Untersuchungen wurden im Rahmen des Projekts »Prognosetool für Plasmanitrierprozesse zur Randschichtbehandlung von Werkzeugen und Bauteilen« erstellt.
Kriech- und Relaxationstests an Polymeren
Bestimmung von Kriech- oder Relaxationsmodul für ein Zeitintervall von 1-1000 Sekunden, geeignet für viskoelastische Materialien, z.B. Lacke, Polymere.
Selfhealing von Polymeren
Selbstheilung von Lacken und Polymeren nach Beschädigung. Die Graphik zeigt die Abnahme der Tiefe einer Beschädigung über einen Zeitraum von drei Tagen.