英國MML 微納米材料力學性能綜合測試系統 NanoTest Vantage

標準配置模塊及技術指標：



1. NanoTest Vantage 測試平臺

1.1. 高剛度花崗巖測試平臺，采用線性編碼器的自動樣品驅動

1.1.1. 精密移動樣品、實現樣品在顯微鏡和載荷壓頭之間的自動切換

1.1.2. X 方向分辨率和移動范圍：0.02?m/50mm

1.1.3. Y 方向分辨率和移動范圍：0.02?m/400mm

1.1.4. Z 方向分辨率和移動范圍：0.02?m/50mm

1.1.5. 樣品厚度：150mm

1.1.6. 用戶能夠同時放置多個樣品，樣品之間的高度差可達 40mm



1.2. 振動隔離系統[防震臺]

1.2.1. 共振頻率：0.5 Hz

1.2.2. 全機械式的、無源系統 passive system

1.2.3. 無需壓縮空氣，免維護

1.7. Dell 計算機：

1.7.1. 2.93 GHz 雙核處理器、2GB RAM、160GB 硬盤或者更好

1.7.2. 兩個 17 英寸 LCD 平板顯示器

1.7.3. 256mB ATI 雙視頻輸入(DVI/VGA)圖形卡

1.7.4. Dell 技術支持：3 年隔天現場保修服務



1.8. Platform 4 軟件包：用于儀器控制、試驗設計和數據分析：

1.8.1. 密碼管理、兩級進入：

1.8.1.1.標準級別：常規工作、允許受限制的試驗定義

1.8.1.2.管理員級別：可以定義特殊的試驗、儀器校準和設置

1.8.2. 存盤或者調出以前的試驗設置用于快速的重復試驗

1.8.3. 可以定義多達 100 個試驗 (每個試驗包含 400 點陣)、試驗按序自動測試

1.8.4. 所有數據是以原始數據的格式存盤并用于隨后的試驗分析

1.8.5. 記錄試驗參數，并可用于隨后的檢查和編輯

1.8.6. 試驗數據允許多種文件格式輸出、用于第三方的應用

1.8.7. 通過 Micro Materials Ltd (MML)網站實現免費的軟件升級

1.8.8. 允許免費從 Micro Materials Ltd (MML)網站下載額外的分析軟件用于遠程的數據分析



2.納米力學測試錘

2.1. 采用線圈/永磁體的高精度電磁驅動加載系統

2.2. 載荷指標:

2.2.1. 載荷：500mN

2.2.2. 載荷分辨率：3nN

2.2.3. 典型的噪音水平：
2.2.4. 最小接觸力：?1 ?N, 用戶根據不同的樣品通過軟件來設置為 0

2.3. 位移測量采用校準的電容位移傳感器



2.4. 位移指標：

2.4.1. 位移：20μm 或者 100µm (客戶任選)

2.4.2. 位移分辨率：0.001nm

2.4.3. 典型的位移噪音水平：

2.5. 位移熱漂移速度: 0.004nm/s 或者更好

2.6. 儀器框架剛度：?5x106 N/m

2.7. 熔融 SiO2 標準樣品用于儀器性能監測

2.8. 符合 ISO 14577-1，2，3，4 國際標準； 用戶自己可以對儀器進行載荷、深度、金剛石探頭面積函數和框架柔性等 4 項 ISO 14577 規定的基礎指標進行標定



3. 微米力學測試錘 [可以將一臺儀器擴展兩臺儀器：可以完成納米力學和微米力學測試]

3.1. 采用線圈/永磁體的高精度電磁驅動加載系統

3.2. 微米力學測試錘/加載頭性安裝在納米力學測試錘/加載頭旁邊、隨時可用

3.3. 載荷指標：

3.3.1. 載荷：20N

3.3.2. 載荷分辨率：50nN 或 更好

3.3.3. 典型的噪音水平：100nN

3.4. 位移測量采用可追蹤、校準的平行板電容器

3.5. 位移指標：

3.5.1. 位移：100μm

3.5.2. 位移分辨率: 0.005nm

3.6. 熱漂移速率: 0.004nm/s 或更好

3.7. 鋼標準樣品用于儀器的性能監測

4. 納米壓痕測試模塊

4.1. MML 軟件自動分析程序用于測量：

4.1.1. 硬度

4.1.2. 模量

4.1.3. 硬度和模量 vs（壓入）深度曲線

4.1.4. 長期蠕變

4.1.5. 塑性功和彈性功、塑性指數

4.1.6. 應力/ 應變信息

4.1.7. 推出力

4.1.8. 微米柱壓縮力

4.2. 可以獲得并顯示：

4.2.1. 未經修正的原始數據

4.2.2. 統計數據和歸一化的數據

4.2.3. 硬度和模量 2D 和 3D 圖



4.3. Berkovich 金剛石壓頭 (更換時間
4.4. 提供完整的可編譯的加載和卸載速率以及接觸速度

4.5. 控制載荷和深度的試驗，可以設定深度、載荷或者次測試結束條件等選項。

4.6. 程序加載/卸載軟件模塊允許在同一個壓入位置執行多次的加載/卸載循環，獲得硬度/模量隨深度的變化信息。

4.7. 壓痕試驗采用線性加載速率，可以獲得恒定應變速率的壓痕試驗。

4.8. 程序可以在一個或者多個樣品的位置，定義多達 100 個試驗，每個試驗包含 400 壓入點陣，試驗會在設定的時間點自動啟動、執行，因此保證儀器能夠 24 小時/7 天基礎上的連續運行，獲得的測試能力。

4.9. 兼容低載荷（納米力學測量）和高載荷（微米力學測量），實現二者滿載荷量程的測量。低載荷（納米力學測量）和高載荷（微米力學測量）各配備一個專用的 Berkovich 金剛石壓頭。



四：選件模塊及其技術指標

以下部件可以在初次采購設備時一并購買，也可將來升級

5. 納米劃痕和磨損（納米摩擦學）模塊

5.1. 兼容低載荷（納米力學測量）和高載荷（微米力學測量），實現二者滿載荷量程的測量。

5.2. （納米力學測量）加載力：500mN。

5.3. 頂端半徑為 5μm 的球形金剛石劃頭(或者其他類型的測試探頭)。

5.4. 劃擦速率范圍：0.1 to 100µm/s。

5.5. 可設定的載荷變化速率。

5.6. 磨損測試模式允許 “加載”或“卸載”深度 vs 劃擦距離曲線。

5.7. 程序可以在一個或者多個樣品的位置，設定的時間點自動啟動、執行多次形貌和劃痕試驗。

5.8. 預覽按鈕（preview button）可以在試驗設置時，調節并優化掃描速度、掃描長度、加載速率和劃擦載荷。

5.9. 可以獲得并顯示的劃痕數據：

5.9.1. 未經處理的原始數據。

5.9.2. 臨界劃擦載荷。

5.9.3. 載荷/深度 vs 距離曲線。

5.10.摩擦力測量單元：

5.10.1.加載力：200mN。

5.10.2.典型摩擦載荷分辨率：10µN.

5.10.3.掃描長度：10mm.

5.10.4.配有溫度補償傳感器的摩擦力傳感器。

5.10.5.超穩定摩擦力測量

5.10.6.可以獲得并顯示的摩擦力摩擦力數據:

5.10.6.1.表面粗糙度統計數據

5.10.6.2.摩擦系數 vs 時間曲線。

6. 納米沖擊和疲勞測試模塊

6.1. 包括如下兩種納米沖擊標準測試方法：

6.1.1. 高周疲勞納米沖擊測試

6.1.2. 擺錘脈沖模式



6.2. 高周疲勞納米沖擊測試可在一點或多點進行沖擊測試；包括壓電驅動樣品臺振動、信號發生器、信號擴大器和數據分析，完成沖擊和接觸疲勞測試。

6.2.1. 壓電驅動樣品振動。與壓頭施加的靜載荷的大小，疲勞或沖擊研究有關

6.2.2. 頻率范圍 500Hz

6.2.3. 振幅 5μm



6.3. 擺錘脈沖模式可定量測量在粘結失效前的總能量；可用于低周疲勞以獲取材料的韌性。另外，也可完成加速疲勞磨損和動態硬度測試。

6.3.1. 系統用 A/C 螺線管控制擺錘運動的頻率、振幅和加速度。

6.3.2. 動態硬度測試和納米沖擊的頻率：0.5Hz

6.3.3. 靜態加載：100mN

6.3.4. 加速距離：36μm [納米沖擊]、90μm [微米沖擊]。

6.4. 可以在單次試驗進程中預設定獲取 100 次試驗（每次試驗至少包括 100 個數據分析點）。

6.5. 這一測試模塊可用于獲取金屬材料、陶瓷

6.6. 包括一個方形金剛石壓頭。



7. 微震磨損模塊

7.1. 往復的納米抗磨，適用于橫向振蕩，同時保持恒定的法向力

7.2. 測量參數：

7.2.1. 傳統的微震磨損

7.2.2. 由微震磨損過渡到小范圍劃動摩擦

7.2.3. 單層或多層涂層的連續磨損機制

7.3 頻率范圍：5-20Hz

7.4 微震磨損軌跡：5?m

7.5 劃痕軌跡：20 ?m

7.6 載荷范圍：1-500mN（納米力學測試）

7.7 壓頭為大曲率半徑的球形壓頭（200µm 直徑）



8. DMA 動態力學性能測量

8.1. 對于存儲模量和損耗模量的測試，壓痕測試會使得彈性系數和彈性模量的獲取變得復雜，而彈性系數和彈性模量是聚合物樣品表面/近表面的能量阻尼性能指示參數

8.2. 固定在放大器和樣品振動系統上以在樣品表面進行震動，并允許在連續的基底上進行測試

8.3. 振蕩頻率范圍：0.1Hz～250Hz

8.4. 振幅：亞 nm～50nm

8.5. 只與納米力學測試模塊兼容



9. 500℃高溫樣品控制系統

9.1. 加熱溫度：500?C

9.2. 壓頭和樣品獨立控溫，壓頭和樣品是等溫接觸，測試過程中沒有熱流

9.3. 溫度控制系統，確保壓頭和樣品接觸前處于熱平衡狀態

9.4. 配有加熱擋板，以減少對儀器其余部位的熱輻射

9.5. 帶有加熱器的 Berkovich 壓頭

9.6. 測量區域范圍：16mm x 16mm

9.7. 500 ?C 下位移熱漂移速度：? 0.01 nm/sec.

9.8. 兼容壓痕測試、劃痕測試和沖擊測試模塊.



10. 高溫擴展模塊（第二根擺錘）

10.1.針對第二根擺錘的熱輻射擋板

10.2.高溫壓頭一個

11. 高溫擴展模塊（750?C）

11.1.溫控區間：500°C ～ 750°C

11.2.氮化硼壓頭，獨立的壓頭加熱器

11.3.水循環冷卻系統

11.4.只適用于納米力學測試模塊

11.5.推薦同時配備氣氛保護模塊





12. 氣氛保護

12.1.通入保護氣體以減少測試環境中氧或水分的含量

12.2.專門的氣體管路，可以使用 N2 或 Ar

12.3.一套氧檢測器，監控測試環境中的氧含量



13. 液體樣品池

13.1.硼硅酸鹽玻璃液體池和壓頭適配器，保證樣品和壓頭浸入液體中進行測試

13.2.系統自動切換進行預存儲的液體校準

13.3.包括 Berkovich 壓頭。

18. 3D 原位成像

18.1.提供原位 3D 表面成像。

18.2.與高溫樣品臺兼容。

18.3.高精度 X,Y 臺分辨率：2nm。

18.4.分析軟件提供 2D 和 3D 圖、平滑、體積分析、粗糙度分析、表面積分析和很多其他的功能。

18.5.X,Y 掃描范圍：100µm x 100µm。

18.6.X, Y 樣臺分辨率: 2 nm

18.7.閉環線性：0.03%

18.8.可以 ASCII 文件的方式輸出到第三方圖像分析軟件包。