Измерение твердости методом склерометрии (нанесение и анализ царапин)

Измерение твердости с помощью сканирующих нанотвердомеров серии «НаноСкан» методом склерометрии заключается в нанесении царапин на поверхности образца с последующим ее сканированием. Предварительно форма алмазного индентора «НаноСкан» калибруется на эталонном материале путем нанесения серии царапин при различной нагрузке. Значение твердости материала рассчитывается относительно твердости эталона по соотношению нагрузок и ширин полученных царапин на исследуемом и эталонном материалах.

Царапины с разной нагрузкой. Нанесение царапин алмазным индентором

Примеры поперечного профиля царапины для плавленого кварца (сплошная линия) и алюминия (пунктирная линия). Стрелками обозначена ширина области контакта индентора с материалом в процессе царапания.

Сканирование и деформация поверхности осуществляется одним и тем же алмазным индентором в одном цикле измерений. Это позволяет избежать трудностей с поиском нанесенных царапин и отпечатков и значительно сокращает временные затраты при проведении измерений.

Таблица 1. Сравнение методов измерения твердости

Материал P, мН
нормальная нагрузка
RscrXY,,%
степень упругого восстановления ширины
царапины
RscrZ,%
степень упругого восстановления глубины
царапины
RNIZ,%
степень упругого восстановления глубины при индентировании
Hscr, ГПа твердость по методу склерометрии HNI, ГПа
твердость по методу инструментального индентирования
FQ
20
15
47
46
Ref.
10,1
Glass
20
16
49
44
9,7
9,3
Bi2Te5
7,6
13
23
30
2,6
2,8
Ni
15
10
15
13
4,7
4,8
Al
1,7
1
3,2
4,2
0,5
0,6