復(fù)合材料的機(jī)械性能通常與各組成材料間的結(jié)合（黏合）能力，即界面特性，息息相關(guān)。ZwickRoell檢測儀器通過納米壓痕儀和儀器化硬度計為復(fù)材界面特性的測試和表征提供了有效解決方案，為復(fù)合材料在更多領(lǐng)域的測試應(yīng)用提供了可靠的應(yīng)用支持。
No.1 傳統(tǒng)壓痕測試vs儀器化壓痕測試
傳統(tǒng)壓痕測試通常用于表征材料硬度，基本原理是將不同種類壓頭以預(yù)設(shè)載荷壓入材料表面，測量壓頭在材料表面留下的壓痕面積或者壓入深度，通過計算得到相應(yīng)的硬度值。ZwickRoell的儀器化壓痕測試則是通過記錄壓頭壓入與卸載的全過程，從而得到連續(xù)的載荷-壓入深度曲線，如下圖所示。通過對該曲線的分析，可得出除硬度外其它特征材料性能，如：薄膜或涂層硬度、彈性模量、應(yīng)力應(yīng)變曲線、刮痕測試、機(jī)械性能圖譜、動態(tài)測試等。
No.2 納米壓痕儀在復(fù)合材料界面特性測試中應(yīng)用
以下案例為德國某高校使用ZwickRoell納米壓痕儀ZHN2.0，對強(qiáng)化纖維在基體中失效機(jī)理的分析，通過SEM（掃描電鏡）對試驗過程進(jìn)行觀測。
- 測試設(shè)備：ZwickRoell納米壓痕儀 ZHN 2.0 ；
- 材料：SiC/PyC/SiC 陶瓷基復(fù)合材料；
- 單絲直徑：7.4-10.4 μm；
- 試樣準(zhǔn)備：將樣品切割成小試樣，經(jīng)拋光后固定在帶孔的玻璃基體上；
- 壓頭：Berkovich（貝氏）壓頭、定制化平?jīng)_壓頭（頂端尺寸5 μm*5 μm ）。
No.3 儀器化硬度計在復(fù)合材料界面特性測試中的應(yīng)用
以下案例為德國某高校使用ZwickRoell儀器化硬度計ZHU進(jìn)行復(fù)合材料單絲頂出測試，基于載荷曲線中的最大力值，對比了使用不同成型工藝制成的玻璃纖維復(fù)合材料之間基體與纖維的界面剪切力。
- 測試設(shè)備：ZwickRoell儀器化壓痕儀 ZHU 0.2；
- 材料：有機(jī)玻璃機(jī)體復(fù)合材料；
- 單絲直徑：約9μm；
- 試樣準(zhǔn)備：分別使用不同制備工藝進(jìn)行樣品的制作并切割成小試樣；
- 壓頭：定制化平?jīng)_壓頭（頂端直徑為5 μm）。
No.4 ZwickRoell儀器化壓痕測試設(shè)備ZHN&ZHU
基于不同材料特性和應(yīng)用，ZwickRoell設(shè)計研發(fā)了兩種儀器化壓痕測試設(shè)備：納米壓痕儀（ZHN）和儀器化壓痕硬度計（ZHU）。前者針對涂層與薄膜的測試應(yīng)用，后者針對較大零部件進(jìn)行測試及部分微觀測試。
納米壓痕儀 ZHN
ZwickRoell的納米壓痕儀ZHN采用雙立柱式設(shè)計，高剛度的機(jī)架可以使壓頭始終保持在運(yùn)動軸線上。
主要特點及應(yīng)用
- ZHN的模塊化設(shè)計使機(jī)架上可以同時搭載兩個測試壓頭：法向載荷單元（NFU）與橫向載荷單元（LFU），通過控制器可實現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)作或同時加載；
- ZwickRoell測試軟件InspectorX中，預(yù)設(shè)有不同的測試程序，搭配不同的壓頭（可定制），滿足到不同的測試應(yīng)用；
- ZwickRoell納米壓痕軟件兼容不同類型的成像設(shè)備（如：光學(xué)鏡頭、SEM、AFM等），在軟件中清晰呈現(xiàn)試樣的微觀結(jié)構(gòu)。
儀器化硬度計ZHU
ZwickRoell的儀器化硬度計ZHU是由單立柱式試驗機(jī)機(jī)架、測試箱體以及硬度測試專用軟件TestXpert Hardness Edition組成的測試系統(tǒng)。
主要特點及應(yīng)用
- ZHU儀器化硬度計滿足ISO 14577標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)測試，得到完整的載荷-壓入深度曲線；
- 多用途，性價比高。除壓痕測試外，也可進(jìn)行其他類型的宏觀測試，如：拉力測試、壓力測試、彎曲測試等；
- 可搭配不同的壓頭（含用戶定制化），實現(xiàn)不同類型的宏觀/微觀壓痕測試；
- 高度集成化的設(shè)計，可通過測試箱體的光學(xué)鏡頭直接對試樣表面進(jìn)行觀測。
