Il test di durezza Vickers è un metodo comune per misurare la durezza dei materiali. I calcoli richiesti dal test Vickers sono indipendenti dalla dimensione dell'indentatore, il quale può essere utilizzato per tutti i materiali indipendentemente dalla durezza. Il principio di base, come per tutte le comuni misure di durezza, è osservare la capacità di un materiale di resistere alla deformazione plastica da un carico standard. Il test di Vickers ha una delle scale più ampie tra i test di durezza. L'unità di durezza fornita dal test è nota come Vickers Pyramid Number (HV).
Un simulatore solare è uno strumento per la caratterizzazione di dispositivi solari in condizioni di laboratorio attraverso la produzione di uno spettro di radiazione simile a quello del sole. Una fornace solare è un simulatore solare capace di generare radiazione solare ad alto flusso, utile per la caratterizzazione di dispositive a concentrazione solare.
Il sistema è provvisto di una lampada a xenon, che presenta uno spettro che riproduce abbastanza fedelmente lo spettro solare ed è tipicamente usata come riferimento per la valutazione delle prestazioni di convertitori solari. Il flusso di radiazione può essere riflesso su una piccola area per simulare condizioni di radiazione solare concentrata (fino a 5000 soli su un’area circolare di 5 mm di diametro). Quindi, la fornace solare è uno strumento utile per effettuare misure di efficienza di conversione di energia termica in energia elettrica e per test di invecchiamento accelerato di tipo termico e radiativo.
Le misure di angolo di contatto permettono di effettuare analisi di bagnabilità di un materiale. La bagnabilità è una proprietà che descrive la capacità di un materiale di essere bagnato da un liquido, determinando le sue caratteristiche di adesione (per es. studi di idrofobicità o idrofilicità).
Tale proprietà dipende dal tipo di liquido, dal materiale, e dalla morfologia della superficie. La misura è effettuata valutando l’angolo di contatto che si forma tra la superficie del materiale ed una goccia del liquido, la cui tensione superficiale è connessa all’angolo di contatto tramite l’equazione di Young.
Una camera climatica fornisce un ambiente di prova accurato per l’invecchiamento di materiali dove è possibile controllare parametri come temperatura, umidità, irradiazione UV. Può essere utilizzato per eseguire test di invecchiamento accelerato su materiali e dispositivi, simulando le condizioni ambientali dello stress in un tempo ridotto.
La camera climatica permette di effettuare test di invecchiamento per campioni caratterizzati da un grande volume secondo profili climatici complessi pre-programmati, gestendo la registrazione delle prestazioni dei parametri ambientali. Viene inoltre utilizzato in genere per la valutazione del burn-in di dispositivi elettronici.
L’apparecchiatura per microdurezza consiste in un apparato Leica VMHT (Leica GmbH, Germania), dotato di un indentatore piramidale standard Vickers (piramide a diamante quadrata con angolo frontale di 136 °). Lo strumento offre 12 livelli di forza di carico: 1, 5, 10, 15, 25, 50, 100, 200, 300, 500, 1000, 2000 (gf) che coprono la gamma di forze di prova richieste dalle norme ASTM E-384, EN ISO 6507 e EN ISO 4545. Il tempo sotto il carico (tempo di permanenza) può essere impostato tra 5-99 secondi. Per i campioni di film, la durezza misurata è quella del sistema composito film/substrato. Per separare la durezza composita del sistema film/substrato (Hc) nei suoi componenti, film (Hf) e substrato (Hs), si applica il modello di Jonsson e Hogmark. In questo caso, la durezza composita Hc del sistema film/substrato è espressa come:
Hc = Hs0 + [Bs + 2c1t (Hf0-Hs0)] / D
dove c1 = c (D / d) ≈ 0,5; Hf0 e Hs0 sono la durezza intrinseca del film e del substrato; Bs è un coefficiente, che può essere determinato da un esperimento separato sulla durezza del substrato, e D è la diagonale dell'impronta.
Hc = Hs0 + [Bs + 2c1t (Hf0-Hs0)] / D
dove c1 = c (D / d) ≈ 0,5; Hf0 e Hs0 sono la durezza intrinseca del film e del substrato; Bs è un coefficiente, che può essere determinato da un esperimento separato sulla durezza del substrato, e D è la diagonale dell'impronta.
SPECIFICHE TECNICHE
- Test Forza 12 passi: 1 - 5 - 10 - 15 - 25 - 50 - 100 - 200 - 300 - 500 - 1000 - 2000 (p) /(gf).
- Procedura di caricamento automatico.
- Tempo di permanenza 6 - 99 secondi.
- Velocità di avvicinamento da 25 a 60 µm/s (selezionabile con incrementi di 5 µm/s).
- Ottica:
- Obiettivi standard PLANARE C 10x / 0,22 - 7,8 mm di distanza libera di lavoro;
PLANARE N 50x / 0,75 - 0,37 mm di distanza libera di lavoro (caricato a molla).
- Obiettivi standard PLANARE C 10x / 0,22 - 7,8 mm di distanza libera di lavoro;
- Stage del campione.
- Dimensioni dello stage 135 x 135 mm.
- Corsa X / Y 25 x 25 mm.
- Incremento di posizionamento 0,01 mm.
- Altezza massima del campione sullo stage 90 mm.
CAMPIONI
-
Dimensioni laterali del campione: 25 x 25 mm (massimo)
-
Spessore del campione: 90 mm (massimo)
-
Campioni di film depositati
UTILIZZATO PER
- Fenomeni superficiali - trattamento superficiale
- Stage del campione.
- Indurimento degli acciai
- Indurimento superficiale del titanio
- Rivestimenti: durezza, fragilità, adesione
- Effetti di trattamenti meccaniche e termiche sugli strati superficiali
- Studio di leghe e costituzione di leghe
- Quantificazione delle aree di transizione
- Determinazione dell'effetto di trattamento termico
- Trattamento termico di acciai, leghe non ferrose,
- trattamenti di precipitazione e indurimento
- Segregazione e carotaggio, velocità di diffusione
- Ricristallizzazione
- Scienza dei materiali
- Fragilità: rapporto durezza/tenacità
- Proprietà elastiche/plastiche
- Correlazione con modulo Young
- Pellicole per pittura - durezza delle superfici verniciate
- Ricerca tribologica
- Incrudimento
- Stima di lievi perdite per usura
- Correlazione tra numero di durezza di Brinell e resistenza all'usura
- Particelle di polvere di metallo
- Proprietà meccaniche
- Durabilità e prestazioni dei componenti di leghe e ceramica
- Determinazione del grado di indurimento dello smalto
ESEMPI APPLICATIVI
Rivestimenti di idrossiapatite dopata con Fe per applicazioni in impianti ortopedici e dentali
Nel presente studio è stata utilizzata la tecnica di deposizione laser pulsata per rivestire il titanio per applicazioni in impianti ortopedici e dentali. Come materiale di rivestimento è stata utilizzata l'idrossiapatite sostituita con ferro (Fe-HAp) (0,28% in peso di Fe) poiché il titanio da solo non è in grado di fornire un'interfaccia osso/materiale che sia biologicamente funzionale.
Per esaminare le proprietà meccaniche dei film depositati, è stata applicata la tecnica di indentazione di microdurezza Vickers. Per i campioni di film, la durezza misurata era quella del sistema composito film/substrato. Per discriminare la durezza composita del sistema film/substrato (Hc) nei suoi componenti, film (Hf) e substrato (Hs), è stato utilizzato il modello di Jönsson e Hogmark.
I film nanocristallini ottenuti, a base di Fe-HAp, possiedono una microdurezza intrinseca di Vickers di 17 GPa.
Si veda: Julietta V. Rau et al. Appl. Surf. Sci. 2014, v. 307, pp. 301-305.
DOI: 10.1016/j.apsusc.2014.04.030
Film superduri di tetraboruro di tungsteno preparati con metodo di deposizione laser pulsata
I tentativi di sintetizzare e/o prevedere teoricamente nuovi materiali superduri sono oggetto di un'intensa attività di ricerca. In questo lavoro, campioni policristallini in bulk WB2 e WB4 e i corrispondenti film depositati su SiO2 con il metodo di deposizione laser pulsata sono stati preparati e testati a vari carichi con la tecnica di microindentazione Vickers per determinare la durezza di Vickers. I film depositati erano composti da WB4 e avevano uno spessore di 0,8 µm. La durezza intrinseca dei film, calcolata secondo il modello di Jönsson e Hogmark, era nella regione di superdurezza di 42-50 GPa.
Si veda: Julietta V. Rau et al. ACS Appl Mater Interfaces. Appl. Mater. Interf. ACS, 2011, v. 3, pp. 3738–3743 DOI: 10.1021/am200927q
I tentativi di sintetizzare e/o prevedere teoricamente nuovi materiali superduri sono oggetto di un'intensa attività di ricerca. In questo lavoro, campioni policristallini in bulk WB2 e WB4 e i corrispondenti film depositati su SiO2 con il metodo di deposizione laser pulsata sono stati preparati e testati a vari carichi con la tecnica di microindentazione Vickers per determinare la durezza di Vickers. I film depositati erano composti da WB4 e avevano uno spessore di 0,8 µm. La durezza intrinseca dei film, calcolata secondo il modello di Jönsson e Hogmark, era nella regione di superdurezza di 42-50 GPa.
Si veda: Julietta V. Rau et al. ACS Appl Mater Interfaces. Appl. Mater. Interf. ACS, 2011, v. 3, pp. 3738–3743 DOI: 10.1021/am200927q
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