Sächsisches Institut für Oberflächenmechanik

O&PfC®-Produktreihe

O&PfC®

Unsere Softwarereihe O&PfC® (Oliver&Pharr for Coatings) ist ein aus dem FilmDoctor® Studio ausgekoppeltes Modul, welches durch eine vollautomatische Auswertung von Indentationsmessungen die mechanische Charakterisierung komplexer Oberflächen erlaubt. Dazu gehört unter anderem die Berechnung generischer Materialeigenschaften wie dem echten E-Modul der Schicht, der Fließgrenze der Schicht und der Querkontraktionszahl der Schicht in nahezu beliebig strukturierten Materialien. Besonders die leichte Handhabung ermöglicht es Ihnen, binnen weniger Minuten mehr Informationen aus Ihren neuen wie auch alten Messungen herauszuholen. Dank des automatischen Ablaufs erhalten Sie nicht nur das gewünschte E-Modul im Handumdrehen, sondern auch noch eine vollständige Evaluation (28 Feldgrößen wie von-Mises-Spannung, Normalspannungen etc.) des elastischen Spannungs-Dehnungsfeldes in der Probe.

Physikalische Charakterisierung von Oberflächen mit Hilfe von Nanoindentation
Mechanische Charakterisierung beliebig strukturierter Oberflächen (bspw. Dünnschichten oder Nanoverbundschichten, etc.) mittels physikalischer Auswertung von instrumentierten Eindruckmessungen (z.B. Nanoindentation, Mikroindentation usw.)

Funktionen

Im folgenden werden die Möglichkeiten des dieser Produktreihe zugrunde liegenden Modells insgesamt beschrieben, die von den Möglichkeiten der einzelnen Editionen dieser Produktreihe abweichen können, da nicht alle in jeder Edition vollständig implementiert sind.

Charakterisierbare Materialstrukturen

Sie können mit dieser Softwarereihe[?] unter anderem die folgenden Oberflächenstrukturen durch Auswertung mechanischer Kontaktmessungen analysieren:

  • Mehr-Schicht-Systeme (mit bis zu 100 Schichten)
  • dünne Schichten (theoretisch bis zu 1 Ângström*)
  • dicke Schichten (theoretisch unbegrenzt*)
  • mit Eigenspannungen und Eigenspannungsverläufen (funktional)
  • Laminatstrukturen
  • Verbundwerkstoffschichten
  • Nanopartikel-verstärkte Schichten (z.B. Nanoröhren, Fullerene, ...)
  • Einlagerungen und Defekte sowohl in den Schichten als auch an den Grenzflächen
  • Superlattice
  • homogene, monolithische Vollmaterialien (z.B. nur Substrat)

* Praktisch hängt es von den Möglichkeiten (z.B. der Auflösung und Rauschen) Ihres Messgerätes ab.

Messbedingungen

Bei der Auswertung mechanischer Oberflächenmessungen können von dieser Softwarereihe zur Messauswertung[?] unter anderem die folgenden Messbedingungen bzw. Nebeneffekte berücksichtigt werden:

  • multi-axiale Lasten (Normal-, Lateral- und rotierende Lasten)
  • Kippen und Ablenkung des Indenters
  • tatsächliche Indenterform, so auch Kanten und Asymmetrien der Indenterspitzen (was z.B. für Berkowich- und Vickers-Indenterspitzen notwendig ist)
  • Oberflächenrauigkeit, tatsächliche, dreidimensionale Oberflächentopographie bzw. Oberflächenkrümmung (z.B. von vorheriger 3D-Abtastung mittels AFM)
  • Kriechen / Einsinken: zeitabhängige Materialeigenschaften viskoser oder visko-elastischer Materialien (z.B. Polymere)
  • Pile-up / Restspannungen duktiler Materialien, plastische Verformung, Brüche/Risse spröder Materialien[?]
  • Reibung zwischen dem Indenter und der Oberfläche
  • Temperaturgradienten / Temperaturfelder (z.B. bei Hochtemperaturmessungen notwendig)
  • schwache Grenzflächen / schlechte Interface-Haftung (Adhäsion)

Analysierbare Kontaktmessungen

Die folgenden mechanischen Oberflächenmessungen können Sie mit der O&PfC®-Serie[?] auswerten:

  • instrumentierte Eindringmessungen bzw. Härtemessungen (Nano-, Mikro- und Makro-Indentationen)
  • multi-axiale Indentationsmessungen (mit zusätzlichen Lateral- und Rotationslasten)
  • zyklische, dynamische und Multilast-Indentationen (z.B. Continuos-Stiffness-Measurement-Methode von Agilent, Quasi-Continuous-Stiffness-Measurement-Methode von ASMEC, ESP von Fischer)
  • Einschlagversuche und Falltests
  • Hochtemperatur-Indentationen
  • und viele weitere

Mechanische Charakterisierung

Das wichtigste Ziel einer mechanischen Charakterisierung ist die Ermittlung generischer Materialeigenschaften, die unabhängig von den Messbedingungen (wie Materialstruktur der Probe, maximale Eindringtiefe usw.) sind. Dazu ist es notwendig, diese Messbedingungen in der Auswertung der Messungen korrekt zu berücksichtigen. Genau deshalb haben wir die klassische Oliver&Pharr-Methode für solche Bedingungen erweitert. Diese Oliver&Pharr-Methode erweitert für Schichten (Oliver&Pharr for Coatings) erlaubt u.a. die Berechnung folgender, generischer Materialeigenschaften[?]:

  • echtes E-Modul (Elastizitätsmodul) jeder Schicht und des Substrats
  • Fließgrenze jeder Schicht und des Substrats
  • Querkontraktionszahl (Poissonzahl) jeder Schicht und des Substrats
  • Eigenspannungen (intrinsische, thermische Spannungen und Restspannungen) jeder Schicht und des Substrats
  • Schichtdicken
  • zeitabhängiges Elastizitätsmodul visko-elastischer Materialien (z.B. Schaumstoffe, Gewebe, Polymere)
  • dynamische Eigenschaften wie Speichermodul E' und Verlustmodul E''

Nur solche generischen, physikalischen Materialeigenschaften kann man in nahezu beliebigen anderen Oberflächenstrukturen (z.B. zur Oberflächenoptimierung mittels Modellierung und Simulation oder zur Auswertung komplexerer Kontaktmessungen wie dem Kratztest) wieder verwenden, ohne eine erneute Charakterisierung durchführen zu müssen.

Der O&PfC ermöglicht Ihnen auch die Ermittlung der korrekten Härte. Aber Vorsicht: Härte ist weder eine physikalische noch eine generische Materialeigenschaft!

Ergebnisseite des O&PfC®
Ergebnisseite des O&PfC®, auf der die echten Elastizitätsmodule, Fließgrenzen, die korrigierte Härte und die Messinformationsanteile jedes Bestandteils zu sehen sind.

Informationsmaterial

Anbindung an Messgeräte

Die folgenden Messgerätehersteller bieten bereits direkte Exportschnittstellen für unserere Software an, welche die Messdaten direkt in unser Format konvertieren:

  • Helmut Fischer GmbH
  • ASMEC GmbH - member of Zwick/Roell
  • MicroMaterials Ltd.
  • Anton Paar (ehemals CSM Instruments)
  • Fischer-Cripps Laboratories Pty Ltd.

Weitere Hersteller entwickeln momentan noch und werden folgen.

In unserem Webshop verfügbar

O&PfC® Auswertungssoftware für Instrumentierte Eindruckprüfung (2 Artikel)
O&PfC®
Berechnung echter Schichteigenschaften wie
  • Elastizitätsmodul (EC)
  • Härte (HC)
  • Fließgrenze (YC)
für 1 Schicht aus den Messdaten von Indentationen.
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O&PfC®
  • 5 Schichten
  • geschwächtes Interface
  • echte Schichteigenschaften:
    • Elastizitätsmodul (EC)
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  • komplettes Kontaktfeld mit
    • allen Verschiebungen und Dehnungen
    • Normal-, Scher- und Hauptspannungen sowie Invarianten
    • von-Mises-Vergleichsspannung
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Systemanforderungen

Minimum* Optimum
Betriebssystem: Microsoft Windows XP SP3
Microsoft Windows Vista
Microsoft Windows 8
Microsoft Windows 7
Wortbreite: 32 und 64 Bit 32 und 64 Bit
CPU: 2 Prozessorkerne
1 GHz
≥ 4 Prozessorkerne mit je 2 Threads
≥ 2 GHz
Arbeitsspeicher: 512 MB ≥ 4 GB
Freier Festplattenspeicher: 24 MB (in Systempartition)
500 MB (für Projektdateien)
24 MB (in Systempartition)
≥ 3 GB (für Projektdateien)
Bildschirm: 1024 x 768 Pixel
16 Bit Farbtiefe
1920 x 1080 Pixel
32 Bit Farbtiefe
Virenscanner: Hinweise beachten!
Zugriffsrechte zur Installation: Administratorrechte
Zugriffsrechte zur Benutzung: Benutzerrechte Administratorrechte
* Sollte Ihr Computer nur die minimalen Systemanforderungen erfüllen, kann es sein, dass der Bedienkomfort und die Arbeitsgeschwindigkeit eingeschränkt ist.

Bitte fragen Sie uns, wenn Sie weitere Informationen benötigen.

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