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德國布魯克公司 UMT 系列多功能材料力學(xué)測試系統(tǒng)
德國布魯克TMT部門,是目前世界上**的材料表面力學(xué)及摩擦磨損測試儀器制造商,同時也是世界上**的材料表面力學(xué)及摩擦學(xué)技術(shù)咨詢服務(wù)商。
德國布魯克公司生產(chǎn)的UMT 系列多功能材料力學(xué)測試儀采用模塊化設(shè)計的硬件結(jié)構(gòu),從而具備了廣闊不盡的開發(fā)潛能,為科研、品質(zhì)控制等工作提供了一個多功能,可操作性強,應(yīng)用廣泛的試驗平臺。UMT 系列產(chǎn)品主要用于從納米、顯微及宏觀水平上,對各種材料,薄膜/涂層/改性層,固態(tài)或液態(tài)的潤滑層,潤滑油和潤滑劑的力學(xué)、摩擦學(xué)研究及其評價的測試系統(tǒng)。被測樣品可以是尺寸直徑從納米尺度(如納米碳管)到幾百毫米的任何形狀物體。
該儀器可廣泛的應(yīng)用于材料科學(xué)、薄膜涂層、生物、化工、石油、微電子、微型傳感器、半導(dǎo)體材料、自動控制、航空航天、汽車工業(yè)及機械工具的材料研究和開發(fā),還可以應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品的失效與可靠性的評價、質(zhì)量控制及檢驗;也可以按所有的 ASTM 和多種 ISO 的標(biāo)準進行試驗測量。同時也可以向各類不同領(lǐng)域中的用戶提供檢測服務(wù)。UMT 具有長期的穩(wěn)定性和可重復(fù)性,可以對各種薄膜/涂層通過壓/劃/磨等測試其結(jié)合強度、薄膜彈性模量、薄膜壽命/失效分析、微/納米硬度、微/納米劃痕、三維表面形貌、表面粗糙度、斷裂韌性、蠕變、潤滑/抗磨特性、抗沖擊能力、抗劃痕能力、耐腐蝕性能、失效以及疲勞等等。 UMT 還可以在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,可以對骨關(guān)節(jié)、假肢、骨組織、牙齒、人造心臟瓣膜支架、人造皮膚、管腔組織、動物脂肪生物膜在體外模擬生理環(huán)境(例如生理溫度和體液環(huán)境)和模擬生理運動條件下進行微載荷力學(xué)測試。以及對外科手術(shù)縫合線和注射針頭等醫(yī)用產(chǎn)品進行失效與可靠性的評價。UMT 系列是由控制器和檢測器組成的。控制器是由八個數(shù)據(jù)通道和一個對所有運動模式進行模擬的智能化執(zhí)行器所組成。因此,在一個測試過程中UMT 可實現(xiàn)多種信號的同時原位檢測:摩擦力、載荷力、轉(zhuǎn)矩、材料表面的接觸電阻、聲發(fā)射、溫度、磨損量、 、縱向位移等等;在檢測器上裝有高精密度的傳感器, 這樣 UMT 就可以監(jiān)測樣品在垂直和水平方向的位置、受力情況以及運動狀態(tài)。另外在系統(tǒng)的選配件中還提供了試驗過程中對界面微變化情況進行實時監(jiān)控數(shù)字攝像系統(tǒng),三維表面形貌儀,原子力顯微鏡。并且在此系統(tǒng)上還可以增加高低溫環(huán)境濕度控制系統(tǒng)和真空系統(tǒng)。
UMT 多功能材料力學(xué)測試模塊
1、主機和控制平臺:提供閉環(huán)伺服力加載系統(tǒng),X、Z-方向運動控制,多路數(shù)據(jù)通道和自動電腦控制系統(tǒng)。
Z 方向**形程:150mm。
X 方向**形程:75mm。
軟件控制上樣品和下樣品的運動,包括可變的方向和持續(xù)時間,速度和加速度。
用計算機處理,能夠原位實時采集、顯示/觀察和記錄*多至 16種測試參數(shù),包括:力和扭矩,位移和磨損,溫度和濕度,電和聲信號,時間和距離等。
結(jié)果或記錄數(shù)據(jù)的打印和輸出使用 ASCII 格式,能夠用 Excel 或其他電子表格或數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)。
2、Y-樣品臺,高精度測試平臺。
**形程:75mm。
3、功能測試模塊
(A)納米壓入(Nano-Indentation)
加載卸載曲線。
根據(jù) Oliver-Pharr 方法, 得到材料硬度和楊式模量。
完全符合 ISO14577-1/02 標(biāo)準。
**加載力:400mN。
分辨率:0.1μN。
**壓入位移:200μm。
分辨率:0.02nm。
(B)納米分析儀及納米劃痕( Nano-Analyzer & Nano-Scratch)
非破壞性薄膜彈性(楊式)模量測量。
超高精度納米劃痕深度控制。
原子力原位成像掃描。
**加載力:100mN。
X-Y 精確定位樣品臺:100μm。
定位分辨率:10nm。
**壓入位移:200μm。
分辨率:0.02nm。
(C)顯微硬度(Micro-Hardness)
加載卸載曲線。
根據(jù) Oliver-Pharr 方法,得到材料硬度和楊式模量。
完全符合 ISO14577-1/02 標(biāo)準。
加載力范圍:0.1mN-200N。
分辨率:1μN
(D)顯微劃痕(Micro-Scratch)
加載系統(tǒng):精確的自動伺服控制加載,可恒力加載或連續(xù)線性加載。
針尖:
絡(luò)氏和維氏金剛石壓頭(Rockwell and Vickers Indenter) 。
金剛石壓頭(Diamond Stylus) :2-200 mm。
鋼針(Steel needles):0.1-1 mm。
**技術(shù),微金剛石鏟子(Patented micro-blades):0.4-1.0 mm。
載荷范圍:1μN-10N,1mN-200N,0.1N-1kN。
傳感器:
聲發(fā)射: 高頻能達到 5.5MHz。
摩擦系數(shù)。
表面接觸電阻。
用于微觀圖像的數(shù)字式光學(xué)顯微鏡:550X。
CCD相機:視頻及靜止圖像。
表面形貌觀察及檢測:原子力顯微鏡或三維形貌儀。
劃痕模式: 通過獨特的閉環(huán)的伺服機械系統(tǒng)實現(xiàn)準確動態(tài)加載,可以提供恒力加載模式、線性增量加載模式和通過軟件實現(xiàn)對樣品的任意動態(tài)加載模式。
可實時記錄法向力/摩擦力/穿透深度/聲發(fā)射信號,從而可對實際樣品準確可靠的獲得膜與基底的結(jié)合力,或研究薄膜或其他樣品表面的摩擦/磨損行為。
實時在線的光學(xué)顯微鏡觀察及紀錄
樣品形狀:任何形狀
樣品尺寸:1μm – 任意尺寸
加載力范圍:0.1mN-200N。
分辨率:1μN。
(E)三維形貌(3D Surface Profiler)
帶有實時光學(xué)顯微鏡的三維形貌分析儀。
閉環(huán)壓電陶瓷掃描平臺,機械噪音極低。
雙光學(xué)傳感器設(shè)計,測量范圍寬。
彩色 CCD相機。
軟件可控掃描探針加載力。
高速數(shù)據(jù)采集,高速三維掃描。
粗糙度測量,適用于高精度拋光表面和粗糙的機加工表面。
劃痕、磨痕高度、寬度和體積測量。
薄膜厚度測量,臺階測量。
薄膜應(yīng)力測量。
微電子微結(jié)構(gòu)表面形貌分析。
表面缺陷分析。
掃描范圍:10μm×10μm,500μm× 500μm。
水平分辨率:0.1μm。
垂直分辨率:0.1nm。
臺階高度測量重復(fù)性:0.8nm。
(F)摩擦磨損(Tribology)
獨特的閉環(huán)動態(tài)伺服加載。
適用于薄膜微納摩擦/磨損測試的獨特微力加載系統(tǒng)。
載荷范圍,UNMT-1:1μN – 10N;UMT-2:1mN – 200N;UMT-3:0.1N – 1 kN。
多種運動模式:球(銷)/盤,高速線性往復(fù),環(huán)/塊,盤/盤,球/球(四球) ,缸套活塞環(huán)等。
銷球盤旋轉(zhuǎn)運動速度:0.001rpm – 5000rpm。
高速線性往復(fù)運動頻率:0 – 50Hz。
環(huán)塊運動速度:0 – 7000。
多種傳感器技術(shù)(摩擦力,聲發(fā)射,接觸電阻) 。
獨特的六維(三維力和三維扭矩)傳感器。
螺母-螺絲間隙耦合,滑動和滾動的齒輪,人工關(guān)節(jié)、牙齒、人造心臟瓣膜、人造皮膚、外科手術(shù)縫合線和注射針頭等產(chǎn)品摩擦磨損試驗。
可在高低溫、濕度、真空等環(huán)境下試驗。
UMT的獨有的優(yōu)勢:
1. 多種運動模式:
上/下樣品臺可以獨立的實現(xiàn)多種運動模式:線性運動、旋轉(zhuǎn)運動、振動,還可以通過軟、硬件實現(xiàn)各
種復(fù)雜的復(fù)合運動模式;
2.獨特的動態(tài)加載: (獨特的閉環(huán)的伺服加載)
恒力加載模式、線性增量加載模式,通過軟件實現(xiàn)對樣品的任意動態(tài)加載模式。
這種動態(tài)加載方式在高低溫控制條件下同樣適用。
3.6D-六軸傳感器: (美國 CETR擁有****)
可同時原位檢測三個軸向的力和力矩的動態(tài)變化。
4.微金剛石鏟子: (美國 CETR擁有****)
可實現(xiàn)薄膜與基體準確的結(jié)合力測試。薄膜與基體結(jié)合力更加準確的測試方法:傳統(tǒng)結(jié)合力是借助圓錐形的探針做劃痕試驗來獲得,這種方法得到的結(jié)合力更多的上反映的是膜材本身的強度,而并非真正意義上的結(jié)合力。微金剛石鏟子可以很準確的對結(jié)合力進行測試。
5.能按照所有的 ASTM標(biāo)準和多種 ISO 的標(biāo)準進行測試。
所有的測試功能和數(shù)據(jù)采集都是在UMT一臺儀器上實現(xiàn)的。
布魯克納米表面儀器部開通優(yōu)酷視頻專輯
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布魯克納米表面儀器部 Bruker Nano Surfaces
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