NanoTest Xtreme 高温対応ナノインデンター

Micro Materials

-100~1000℃の温度範囲で薄膜の機械特性(硬度、ヤング率等)を測定できる唯一の装置

-100~1000℃の温度範囲で薄膜の機械特性(硬度、ヤング率等)を測定できる唯一の装置

本装置は研究用途向けの製品です。

  • 10-5 mbar 真空環境
  • ガス充填、低酸素など任意のガス雰囲気を再現
  • 広い荷重レンジ:10 µN ~ 500 mN
  • 高温ステージ(~1000℃)、低温ステージ(-100℃~)
  • Nano Testシリーズの標準的な測定手法に対応
  • ナノインデンテーション
  • ナノスクラッチ&ウェア
  • ナノインパクト
  • 高温、低温下での2D/3Dイメージング
  • 水平荷重方式による極めて小さな熱ドリフト
  • 切削工具の耐摩耗コーティング評価
  • 航空機用ジェットエンジンの耐熱コーティング評価

材料の特性、挙動をより信頼性が高い正確な予想を立てるために、実際の使用環境を正確に再現した環境下での材料試験を行うことが必要とされています。Micro Materials社は、すでにNanoTest Vantageによって、様々な環境を再現した多機能な機械特性評価技術を提供してきました。NanoTest Xtremeは、さらにその機能を拡張します。従来、環境制御技術、高温での酸化および氷点下の温度での凍結/霜の発生が制約になってきました。NanoTest Xtremeは真空下でのテストを実現し、温度制御能力を-100~1000℃まで拡大させました。

-100〜1000℃の試験は、エンジニアリング材料が直面する最も極端な環境のシミュレーションを可能にし、幅広いアプリケーション分野における次世代材料の挙動を正確に評価することができます。例えば、真空中でのテストにより、航空宇宙用の合金を実際の使用環境下で試験することが可能です。また、チャンバに任意のガスを充填することにより、自動車用途におけるエンジン部品が曝される二酸化炭素雰囲気のような、より広い範囲の低酸素雰囲気の再現も可能になりました。

測定手法

  • ナノインデンテーション (準静的、動的)
  • ナノインパクト&ファティーグ
  • ナノスクラッチ&ウェア

最先端の研究をリードする

NanoTest Xtremeは、従来のナノインデンテーション装置ではできなかった研究に取り組むことを可能にし、材料研究の最前線をリードする貴重なツールとなります。


図2:高温での固形酸化物形燃料電池(SOFC)用シーリング材の弾性率データ。横軸温度。
熱処理(800℃)時間の異なる材料の使用環境温度の違いにおける特性の違いを評価している。100時間処理された材料は、室温では弾性率が低下している。一方で、温度が上昇しても弾性率がより安定したままであることがわかる。この実験により、実際の使用温度環境における材料の性能、熱処理の安定化効果の影響をすることができる。

図3:シリコンのマイクロカンチレバー曲げ試験データ
オックスフォード大学では、Xtremeを使用して、高温でのシリコンの挙動に関する基礎研究を行ってきました。
マイクロカンチレバー曲げ実験によって、異なる温度での機械的特性を測定し、変形メカニクスの挙動を調べています。
図3は、110℃と700℃で行われた曲げ試験の代表的な荷重と変位データです。2つの温度でのシリコンの挙動には明確な違いがあり、110℃で脆性、700℃で延性挙動が示されています。

図4:真空中で行われるシリコンの高温ナノインデンテーション試験データ
高温ナノインデンテーション測定により、シリコンの挙動が脆性から延性に移行する温度を確認することができます。図4は、500℃と650℃のさまざまな負荷で行われたインデンテーション試験結果です。
ピーク荷重での保持中にクリープ量が増加していること、および、除荷中の挙動の違いから、500℃を超える温度で材料挙動に遷移があることを示されています。

 

形状測定

  • 高温対応対物レンズ
  • 触針式3D形状測定

700℃におけるマイクロカンチレバーの触針式3D形状測定
(データ提供:オックスフォード大学 DEJ Armstrong、J Gibson、SJ Robertsら)

  • 衛星開発のための低酸素、低温環境試験
  • 航空機エンジン部品の高温環境試験
  • 発電所の蒸気管の高温環境試験
  • 原子炉のクラッドにおける暴露の影響評価
  • 石油/ガスパイプラインの溶接修理に対する低温環境の影響
  • 高速切削工具のツールコーティングツールのコーティング評価

アプリケーションノート

ナノインデンター:ナノインパクト試験(ナノスケール衝撃試験)
ナノインデンター:高温試験
ナノインデンター:1000℃でのナノ機械特性試験

TOPに戻る