原位纳米机械测试

SEM 和 TEM 加热台

直接观测受热引起的材料转化

对于大多数现代材料,鉴于其可能在非环境温度下加工或使用,仅在室温下测量其力学性能无法满足需求。为了更好地了解在高温或恶劣环境中材料的力学性能,布鲁克开发升级了专为 SEM 和 TEM Series PicoIndenter 仪器设计的样品加热升级选项。

布鲁克为 Hysitron PI 系列仪器提供了适用于 400℃ 和 800℃ 温度条件下的两种加热选项。通过使用电阻式 MEMS 加热器,可实现高达 400℃ 的原位加热。这可激活用于纳米力学研究的各种变形机制,例如玻璃和聚合物中的脆性-韧性转变。由于加热元件体积小,温升区域能够高度局部化,这能最大限度地减少系统部件的额外加热,并为力学测试提供最高水平的稳定性。系统主动测量温度并对其进行反馈控制,以确保达到所需的值。

对于 PI 85L 和 PI 89 SEM PicoIndenter 仪器,新开发的加热选项可通过温度函数实现对力学性能的高分辨率原位纳米力学表征。此类测试有利于需要在极端操作环境中具有可靠性能的耐高温材料的应用(航空航天、汽车、核能、熔接等)。该系统的特点是具有主动式针尖加热和液冷散热器,能够最大限度地提高测试温度,同时最大限度地减少向显微镜室的漂移和热传递。

在室温(左上)和 800℃(右上)环境中粘结涂层柱子压缩后的形貌。在室温下测试的柱子中可以清楚地看到穿晶破裂,而在高温下才出现晶间破裂。应力应变曲线(下图)表明在室温下有较大的应变硬化,而在较高的温度下更为有限。