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Hochtemperatur-Nanoindentation im Vakuum mit dem NanoTest Xtreme

Der NanoTest Xtreme ist der erste kommerziell erhältliche Vakuum-Nanoindenter mit dem Testtemperaturen von -100 °C bis zu +850 °C und mehr zugänglich sind.

Typische Anwendungsfelder sind die Motorenentwicklung in der Luft- und Raumfahrtforschung, die Untersuchung von Bestrahlungseffekten auf Kernreaktor-Materialien, sowie Hochtemperaturtests zur Entwicklung von Dampfrohren für Kraftwerke.

Hauptvorteile des NanoTest Xtremes sind:

  • Temperaturbereich von -100 °C bis +850 °C
  • Vakuum von 10-5 mbar
  • Extrem geringe Drift
  • Nanoindentation, Ritz-, Verschleiß-, Reibungs- und Impact-Tests
  • Vakuumkammer kann mit Gas befüllt werden

Abb.1: Daten der Mikro-Cantilever Biegeversuche auf Silizium
Abb.1: Daten der Mikro-Cantilever Biegeversuche auf Silizium
Abb.2: Last-Deformationskurven der Hochtemperatur-Nanoindentationsexperimente auf Silizium durchgeführt im Vakuum
Abb.2: Last-Deformationskurven der Hochtemperatur-Nanoindentationsexperimente auf Silizium durchgeführt im Vakuum

Die Untersuchungen der Universität Oxford fokussierten auf das Verständnis des Materialverhaltens von Silizium bei hohen Temperaturen. Zunächst wurden Mikro-Cantilever-Biegeversuche durchgeführt, um die mechanischen Eigenschaften bei unterschiedlichen Temperaturen zu bestimmen und so die temperaturabhängigen Deformationsmechanismen von Silizium näher zu untersuchen.

Abb. 1 zeigt typische Last-Deformationsdaten von Biegeversuchen bei 110 °C und 700 °C.

Der Unterschied ist deutlich. Bei 110 °C ist das Silizium spröde, während es bei 700 °C ein duktiles Verhalten zeigt.

Hochtemperatur-Nanoindentationsversuche bestätigen den Temperaturbereich des Übergangs von spröde zu duktil.

Abb.2 zeigt Nanoindentationsversuche bei 500 °C und 650 °C mit unterschiedlichen Lasten. Das deutlich größere Kriechen bei Maximallast, wie auch die steilere Entlastkurve der Last-Deformationsdaten weisen auf oben angedeuteten Übergang von spröde zu duktilem Verhalten über 500 °C hin. 


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