Измерение микротвёрдости. Методика, обозначения, сфера применения.

Если образец очень мал или надо измерить твердость объекта меньшей величины, чем величина отпечатка индентора Бринелля или Роквелла используются методы микротвердости. Один из них – Метод Виккерса.

Методика измерения:

Метод заключается в том, что индентор (это усеченная четырехгранная алмазная пирамида с углом 136° между противоположными гранями) вдавливается в образец (нагрузка плавно возрастает и выдерживается в течение 10–15 секунд). После снятия нагрузки на образце остается отпечаток, имеющий форму квадрата, длины диагоналей позволяют произвести расчет твердости образца. Твердость по Виккерсу вычисляют делением нагрузки Р на площадь поверхности полученного пирамидального отпечатка

d– среднее арифметическое значение длин обеих диагоналей отпечатка (мкм), P — максимальная нагрузка в килограмм-силах.

Твёрдость по шкале Виккерса является одним из наиболее распространённых и давно применяемых в мире методов определения твёрдости. Его использование в комбинации с методами измерения нанотвёрдости позволяет проводить прямое сравнение и привязку значений твёрдости на разных масштабных уровнях.

Микротвердость по Виккерсу – это та же твердость по Виккерсу, только целями ее исследований являются очень малые объекты: тонкие пленки, микроскопические участки; нагрузка индентора колеблется в диапазоне от 0,049 H до 4,9 H. Число микротвердости определяется делением нормальной нагрузки, приложенной к алмазному наконечнику, на условную площадь боковой поверхности полученного отпечатка

ГОСТ:

 Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников. ГОСТ 9450-76.

Обозначение твердости:

В соответствии с ГОСТ 2999-75, твердость по Виккерсуобозначается буквами HV без указания размерности, кгс/мм² (10 МПа). Основными параметрами при измерении твердости по Виккерсу являются нагрузка Р до 980,7 Н (100 кгс) и время выдержки 10–15 с. В других случаях после символа HV указывают индексы, разделенные наклонной чертой и обозначающие нагрузку и время выдержки, и,через тире, – число твердости.

Примеры обозначения:

500 HV - твердость по Виккерсу, полученная при нагрузке F=30 кгс и времени выдержки 10-15 с;

220 HV 10/40 - твердость по Виккерсу, полученная при нагрузке 98,07 (10 кгс) и времени выдержки 40 с.

Сфера применения:

Измерение микротвердостинанопокрытий, керамических изделий, очень тонких покрытий, имеющих два слоя. Метод нашел свое самое широкое применение в микроэлектронной промышленности.

Основным недостатком метода является зависимость измеряемой твердости, а особенно микротвердости от приложенной нагрузки или глубины вдавливания индентора.

Способы нагрева деталей в вакуумно-плазменных технологиях.

Нагрев детали, например, при осаждении на нее покрытия, нужен непосредственно для улучшения свойств покрытия, то есть покрытие осаждается более качественно, и становится более износостойким. Для получения оптимальных параметров осаждения покрытия, подаем на образец потенциал смещения, который дает возможность увеличить мощность, приходящую на деталь, в несколько раз. Нагрев детали производится ионным пучком. Для нагрева детали так же можно использовать специальные нагреватели.

При расположении нагревателя непосредственно в вакуумной рабочей камере или в среде защитных газов образцы могут нагреваться до 2500 - 3000 С. Для получения таких температур нагреватель выполняют из вольфрама или графита. При более низких температурах нагрева используют нагреватели, изготовленные из молибдена или тантала, а при нагреве до 1000 С материалом нагревателей могут служить сплавы типа нихрома.

- Преимущества нагрева в вакууме заключаются в следующем: металл во время нагрева находится в весьма чистой атмосфере и при этом из него в какой-то мере удаляются газовые включения. Вакуум способствует распаду окислов, нитридов железа, кобальта, никеля, хрома при относительно низкой температуре. После нагрева в вакууме детали имеют чистую поверхность.

Несколько видов нагревателей: