10 Prakt. Met. Sonderband 41 (2009)
100 +
90
80
70
6C —C
’ 5C — Zr
3 4C wens WW
3
20
0,
0 i A. Lo Lamy Ne . A
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220
oo Abstand [pm]
Bild 8: EDX-Spektrum einer PVD-ZrC-Schicht auf einem 100Cr6-Substrat (Line-Scan-Methode)
3.2 Nanoindenter - Bestimmung von Schichthiirte und E-Modul
Das Verfahren der Nanoindentation wird fiir die Untersuchung mechanischer Eigenschaften (Uni-
versalhärte und E-Modul) von Werkstoffen und dünnen Schichten eingesetzt. Eine Diamantspitze Bild 9: Messp’
mit definierter Geometrie (z.B. Berkovich-Diamant) dringt in die Oberfläche der zu untersuchenden |
Probe ein. Dabei werden laufend die Eindringtiefe und die aufgebrachte Kraft aufgezeichnet. Diese
Kraft-Eindringtiefe-Wertepaare ergeben eine Belastungs-/Entlastungskurve, die ausgewertet wird. 33 Bestimn
In der Software abgelegte Algorithmen errechnen nach dem erfolgten Indent das E-Modul und die
Universalhärte der Probe als Funktion dieser Wertepaare. Die Universalhärte des Werkstoffes be- Es gibt versch
rechnet sich aus der maximalen Belastung bezogen auf die Eindruckfläche des Indenters. Der E- wird zwischen
Modul entspricht der Steigung der Entlastungskurve im oberen Drittel. Normalerweise misst man Das bei der Ct
mit der Methode der maximalen Eindringtiefe. Das bedeutet, dass man eine maximale Eindringtiefe Bei Tastschnit
des Indenters, unabhängig von. der aufgebrachten Kraft vorgibt. Diese Eindringtiefe richtet sich kung der Tast:
nach der Schichtdicke. Der Eindruck sollte nicht tiefer sein als dindenter = 1/10 dscnicnt. Auf diese verstärkt und C
Weise wird der Einfluss des Grundwerkstoffs minimiert. So kann mit diesem Verfahren die Univer- ein zweidimer
salhärte und das E-Modul dünner Schichten ohne Substrateinfluss bestimmt werden (Bild 10). Achse ist die \
Messungen du
Das Prinzip der Kraftaufbringung erfolgt über den Indenter, der an einem Führungsschaft befestigt chen.
ist. Der Schaft ist über Rückstellfedern an einem Schlitten montiert, der durch die Expansion einer Zur Messung (
Piezokeramik bewegt wird. Wenn die Indenterspitze die Probe beriihrt, werden die Federn ausge- satz. Dieses G
lenkt. Diese Auslenkung wird mit einem Kraft LVDT (Linear Variable Differential Transformer) nem einzigen
gemessen. Ein Feedback System steuert die präzise Kontrolle der aufgebrachten Kraft (Bild 9). Die wobei sowohl
üblichen Kräfte. mit denen gemessen wird, liegen zwischen 10mN und 500 mN. möglich ist. F
gungen verweı
Bei der Nanoindentation ist die Oberflächenrauigkeit ein Auslöser für eventuelle Fehlmessungen. radius 2 pm,
Daher soll die Probenoberfliche möglichst glatt und eben sein. Des Weiteren sollte die Oberfläche Meßpunkte 0,.
keine Oxidfliche aufweisen und frei von Schmiermitteln sein. [9] polierten und
higkeitskennw
Pereichs[1]
Bild 10: Rauh«
