Nanoindentierung: TU Chemnitz forscht mit Prüftechnik von ASMEC
Der Trend zur Miniaturisierung von Bauteilen und die Funktionalisierung dünner Schichten erfordern entsprechend verfeinerte Methoden zur Charakterisierung der mechanischen Belastbarkeit. Die Nanoindentierung erlaubt die lokale Bestimmung von Härte und Elastizitätsmodul an ultradünnen Schichten (> 300 nm) mit einer Auflösung im Mikrometerbereich. Für aktuelle Forschungsprojekte setzt die TU Chemnitz (Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnik) einen nanomechanischen Tester von Asmec ein.
Die Professur für Oberflächentechnik/Funktionswerkstoffe der TU Chemnitz beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit den mechanischen Eigenschaften von Dünn- und Dickschichten. Neben der Bestimmung der Härte im Makro- und Mikrobereich werden vor allem Untersuchungen im Nanohärtebereich durchgeführt. Durch die Bestimmung der Härte in unterschiedlichen Phasen einer Schicht bzw. eines Verbundes, der Härte von Carbiden in Schichten und Substraten und Härteverläufe von Substrate/Schichten soll u.a. die maximale Belastbarkeit von dünnen Schichten bestimmt werden.
Zur Bestimmung der oben genannten Kennwerte setzt die TU Chemnitz einen nanomechanischen Tester von Asmec ein. Dieser Test kombiniert zwei Messköpfe in normaler Richtung (Nanoindenter-Prinzip) und lateraler Richtung (Scratchtester-Prinzip), die beide völlig unabhängig voneinander mit einer Nanometer-Auflösung arbeiten. Damit lassen sich laterale Kraft-Verschiebungs-Kurven messen, aus denen unterschiedliche Materialparameter gewonnen werden können. Dies beinhaltet u.a. die Messung der lateralen Steifigkeit und der rein elastischen lateralen Deformationen der Probe.
„Ein empfehlenswertes Prüfsystem für vielfältige praktische und forschungsrelevante Anwendungen ab einer Maximalkraft, die je nach Werkstoff bei ca. 0,3 mN und darüber liegt.“, so beschreibt Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Thomas Lampke, Leitung der Oberflächentechnik/Funktionswerkstoffe, den Einsatz des Testers im Prüflabor der TU.
Bildquelle: TU Chemnitz