多功能材料力學(xué)測試系統(tǒng)UMT

德國布魯克公司 UMT 系列多功能材料力學(xué)測試系統(tǒng)

德國布魯克TMT部門，是目前世界上大的材料表面力學(xué)及摩擦磨損測試儀器制造商，同時(shí)也是世界上大的材料表面力學(xué)及摩擦學(xué)技術(shù)咨詢服務(wù)商。

德國布魯克公司生產(chǎn)的UMT 系列多功能材料力學(xué)測試儀采用模塊化設(shè)計(jì)的硬件結(jié)構(gòu)，從而具備了廣闊不盡的開發(fā)潛能，為科研、品質(zhì)控制等工作提供了一個(gè)多功能，可操作性強(qiáng)，應(yīng)用廣泛的試驗(yàn)平臺(tái)。UMT 系列產(chǎn)品主要用于從納米、顯微及宏觀水平上，對(duì)各種材料，薄膜/涂層/改性層，固態(tài)或液態(tài)的潤滑層，潤滑油和潤滑劑的力學(xué)、摩擦學(xué)研究及其評(píng)價(jià)的測試系統(tǒng)。被測樣品可以是尺寸直徑從納米尺度（如納米碳管）到幾百毫米的任何形狀物體。

該儀器可廣泛的應(yīng)用于材料科學(xué)、薄膜涂層、生物、化工、石油、微電子、微型傳感器、半導(dǎo)體材料、自動(dòng)控制、航空航天、汽車工業(yè)及機(jī)械工具的材料研究和開發(fā)，還可以應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品的失效與可靠性的評(píng)價(jià)、質(zhì)量控制及檢驗(yàn)；也可以按所有的 ASTM 和多種 ISO 的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)測量。同時(shí)也可以向各類不同領(lǐng)域中的用戶提供檢測服務(wù)。UMT 具有長期的穩(wěn)定性和可重復(fù)性，可以對(duì)各種薄膜/涂層通過壓/劃/磨等測試其結(jié)合強(qiáng)度、薄膜彈性模量、薄膜壽命/失效分析、微/納米硬度、微/納米劃痕、三維表面形貌、表面粗糙度、斷裂韌性、蠕變、潤滑/抗磨特性、抗沖擊能力、抗劃痕能力、耐腐蝕性能、失效以及疲勞等等。 UMT 還可以在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，可以對(duì)骨關(guān)節(jié)、假肢、骨組織、牙齒、人造心臟瓣膜支架、人造皮膚、管腔組織、動(dòng)物脂肪生物膜在體外模擬生理環(huán)境（例如生理溫度和體液環(huán)境）和模擬生理運(yùn)動(dòng)條件下進(jìn)行微載荷力學(xué)測試。以及對(duì)外科手術(shù)縫合線和注射針頭等醫(yī)用產(chǎn)品進(jìn)行失效與可靠性的評(píng)價(jià)。UMT 系列是由控制器和檢測器組成的。控制器是由八個(gè)數(shù)據(jù)通道和一個(gè)對(duì)所有運(yùn)動(dòng)模式進(jìn)行模擬的智能化執(zhí)行器所組成。因此，在一個(gè)測試過程中UMT 可實(shí)現(xiàn)多種信號(hào)的同時(shí)原位檢測：摩擦力、載荷力、轉(zhuǎn)矩、材料表面的接觸電阻、聲發(fā)射、溫度、磨損量、 、縱向位移等等；在檢測器上裝有高精密度的傳感器， 這樣 UMT 就可以監(jiān)測樣品在垂直和水平方向的位置、受力情況以及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。另外在系統(tǒng)的選配件中還提供了試驗(yàn)過程中對(duì)界面微變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)字?jǐn)z像系統(tǒng)，三維表面形貌儀，原子力顯微鏡。并且在此系統(tǒng)上還可以增加高低溫環(huán)境濕度控制系統(tǒng)和真空系統(tǒng)。

UMT 多功能材料力學(xué)測試模塊
1、主機(jī)和控制平臺(tái)：提供閉環(huán)伺服力加載系統(tǒng)，X、Z-方向運(yùn)動(dòng)控制，多路數(shù)據(jù)通道和自動(dòng)電腦控制系統(tǒng)。
Z 方向大形程：150mm。
X 方向大形程：75mm。
軟件控制上樣品和下樣品的運(yùn)動(dòng)，包括可變的方向和持續(xù)時(shí)間，速度和加速度。
用計(jì)算機(jī)處理，能夠原位實(shí)時(shí)采集、顯示/觀察和記錄多至 16種測試參數(shù)，包括：力和扭矩，位移和磨損，溫度和濕度，電和聲信號(hào)，時(shí)間和距離等。
結(jié)果或記錄數(shù)據(jù)的打印和輸出使用 ASCII 格式，能夠用 Excel 或其他電子表格或數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

2、Y-樣品臺(tái)，高精度測試平臺(tái)。
大形程：75mm。

3、功能測試模塊
（A）納米壓入（Nano-Indentation）
加載卸載曲線。
根據(jù) Oliver-Pharr 方法， 得到材料硬度和楊式模量。 
*符合 ISO14577-1/02 標(biāo)準(zhǔn)。
大加載力：400mN。
分辨率：0.1μN。
大壓入位移：200μm。
分辨率：0.02nm。
（B）納米分析儀及納米劃痕（ Nano-Analyzer & Nano-Scratch）
非破壞性薄膜彈性（楊式）模量測量。
超高精度納米劃痕深度控制。
原子力原位成像掃描。
大加載力：100mN。
X-Y 定位樣品臺(tái)：100μm。
定位分辨率：10nm。
大壓入位移：200μm。
分辨率：0.02nm。
（C）顯微硬度（Micro-Hardness）
加載卸載曲線。
根據(jù) Oliver-Pharr 方法，得到材料硬度和楊式模量。
*符合 ISO14577-1/02 標(biāo)準(zhǔn)。
加載力范圍：0.1mN-200N。
分辨率：1μN
（D）顯微劃痕（Micro-Scratch）
加載系統(tǒng)：的自動(dòng)伺服控制加載，可恒力加載或連續(xù)線性加載。
針尖：
    絡(luò)氏和維氏金剛石壓頭（Rockwell and Vickers Indenter） 。
    金剛石壓頭（Diamond Stylus） ：2-200 mm。
    鋼針（Steel needles）：0.1-1 mm。
    技術(shù)，微金剛石鏟子（Patented micro-blades）：0.4-1.0 mm。
    載荷范圍：1μN-10N，1mN-200N，0.1N-1kN。
傳感器：
    聲發(fā)射: 高頻能達(dá)到 5.5MHz。
    摩擦系數(shù)。 
    表面接觸電阻。 
    用于微觀圖像的數(shù)字式光學(xué)顯微鏡：550X。
    CCD相機(jī)：視頻及靜止圖像。
表面形貌觀察及檢測：原子力顯微鏡或三維形貌儀。 
劃痕模式: 通過*的閉環(huán)的伺服機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確動(dòng)態(tài)加載，可以提供恒力加載模式、線性增量加載模式和通過軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的任意動(dòng)態(tài)加載模式。
可實(shí)時(shí)記錄法向力／摩擦力／穿透深度／聲發(fā)射信號(hào)，從而可對(duì)實(shí)際樣品準(zhǔn)確可靠的獲得膜與基底的結(jié)合力，或研究薄膜或其他樣品表面的摩擦／磨損行為。 
實(shí)時(shí)在線的光學(xué)顯微鏡觀察及紀(jì)錄
樣品形狀：任何形狀
樣品尺寸：1μm – 任意尺寸
加載力范圍：0.1mN-200N。
分辨率：1μN。

（E）三維形貌（3D Surface Profiler）
帶有實(shí)時(shí)光學(xué)顯微鏡的三維形貌分析儀。
閉環(huán)壓電陶瓷掃描平臺(tái)，機(jī)械噪音極低。
雙光學(xué)傳感器設(shè)計(jì)，測量范圍寬。
彩色 CCD相機(jī)。
軟件可控掃描探針加載力。
高速數(shù)據(jù)采集，高速三維掃描。
粗糙度測量，適用于高精度拋光表面和粗糙的機(jī)加工表面。
劃痕、磨痕高度、寬度和體積測量。
薄膜厚度測量，臺(tái)階測量。
薄膜應(yīng)力測量。
微電子微結(jié)構(gòu)表面形貌分析。
表面缺陷分析。
掃描范圍：10μm×10μm，500μm× 500μm。
水平分辨率：0.1μm。
垂直分辨率：0.1nm。
臺(tái)階高度測量重復(fù)性：0.8nm。