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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**的材料表面力學(xué)及摩擦磨損測試儀器制造商，同時也是世界上**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多功能,，可操作性強，應(yīng)用廣泛的試驗平臺,。UMT 系列產(chǎn)品主要用于從納米,、顯微及宏觀水平上，對各種材料,，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)研究及其評價的測試系統(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,、自動控制、航空航天,、汽車工業(yè)及機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價、質(zhì)量控制及檢驗,；也可以按所有的 ASTM 和多種 ISO 的標(biāo)準(zhǔn)進行試驗測量,。同時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,，可以對各種薄膜/涂層通過壓/劃/磨等測試其結(jié)合強度,、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）和模擬生理運動條件下進行微載荷力學(xué)測試,。以及對外科手術(shù)縫合線和注射針頭等醫(yī)用產(chǎn)品進行失效與可靠性的評價。UMT 系列是由控制器和檢測器組成的,?？刂破魇怯砂藗€數(shù)據(jù)通道和一個對所有運動模式進行模擬的智能化執(zhí)行器所組成。因此,，在一個測試過程中UMT 可實現(xiàn)多種信號的同時原位檢測：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、受力情況以及運動狀態(tài),。另外在系統(tǒng)的選配件中還提供了試驗過程中對界面微變化情況進行實時監(jiān)控數(shù)字攝像系統(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、主機和控制平臺：提供閉環(huán)伺服力加載系統(tǒng),，X,、Z-方向運動控制，多路數(shù)據(jù)通道和自動電腦控制系統(tǒng),。

Z 方向**形程：150mm,。

X 方向**形程：75mm。

軟件控制上樣品和下樣品的運動,，包括可變的方向和持續(xù)時間,，速度和加速度。

用計算機處理,，能夠原位實時采集,、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,，時間和距離等,。

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)庫存儲數(shù)據(jù)。

2,、Y-樣品臺,，高精度測試平臺。

**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,。

完全符合 ISO14577-1/02 標(biāo)準(zhǔn)。

**加載力：400mN,。

分辨率：0.1μN,。

**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,。

**加載力：100mN。

X-Y 精確定位樣品臺：100μm,。

定位分辨率：10nm,。

**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,。

完全符合 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)：精確的自動伺服控制加載,，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：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: 通過獨特的閉環(huán)的伺服機械系統(tǒng)實現(xiàn)準(zhǔn)確動態(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現(xiàn)對樣品的任意動態(tài)加載模式。

可實時記錄法向力／摩擦力／穿透深度／聲發(fā)射信號,，從而可對實際樣品準(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。

實時在線的光學(xué)顯微鏡觀察及紀錄

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）

帶有實時光學(xué)顯微鏡的三維形貌分析儀。

閉環(huán)壓電陶瓷掃描平臺,，機械噪音極低,。

雙光學(xué)傳感器設(shè)計，測量范圍寬,。

彩色 CCD相機,。

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加工表面,。

劃痕,、磨痕高度、寬度和體積測量,。

薄膜厚度測量,，臺階測量。

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,。

臺階高度測量重復(fù)性：0.8nm,。

（F）摩擦磨損（Tribology）

獨特的閉環(huán)動態(tài)伺服加載。

適用于薄膜微納摩擦/磨損測試的獨特微力加載系統(tǒng),。

載荷范圍,，UNMT-1：1μN – 10N,；UMT-2：1mN – 200N；UMT-3：0.1N – 1 kN,。

多種運動模式：球（銷）/盤,，高速線性往復(fù)，環(huán)/塊,，盤/盤,，球/球（四球） ，缸套活塞環(huán)等,。

銷球盤旋轉(zhuǎn)運動速度：0.001rpm – 5000rpm,。

高速線性往復(fù)運動頻率：0 – 50Hz。

環(huán)塊運動速度：0 – 7000,。

多種傳感器技術(shù)（摩擦力,，聲發(fā)射，接觸電阻） ,。

獨特的六維（三維力和三維扭矩）傳感器,。

螺母－螺絲間隙耦合，滑動和滾動的齒輪,，人工關(guān)節(jié),、牙齒、人造心臟瓣膜,、人造皮膚、外科手術(shù)縫合線和注射針頭等產(chǎn)品摩擦磨損試驗,。

可在高低溫,、濕度、真空等環(huán)境下試驗,。

UMT的獨有的優(yōu)勢：

1． 多種運動模式：

上/下樣品臺可以獨立的實現(xiàn)多種運動模式：線性運動,、旋轉(zhuǎn)運動、振動,，還可以通過軟,、硬件實現(xiàn)各

種復(fù)雜的復(fù)合運動模式；

2．獨特的動態(tài)加載： （獨特的閉環(huán)的伺服加載）

恒力加載模式,、線性增量加載模式,，通過軟件實現(xiàn)對樣品的任意動態(tài)加載模式。

這種動態(tài)加載方式在高低溫控制條件下同樣適用,。

3．6D－六軸傳感器： （美國 CETR擁有****）

可同時原位檢測三個軸向的力和力矩的動態(tài)變化,。

4．微金剛石鏟子： （美國 CETR擁有****）

可實現(xiàn)薄膜與基體準(zhǔn)確的結(jié)合力測試。薄膜與基體結(jié)合力更加準(zhǔn)確的測試方法：傳統(tǒng)結(jié)合力是借助圓錐形的探針做劃痕試驗來獲得,，這種方法得到的結(jié)合力更多的上反映的是膜材本身的強度,，而并非真正意義上的結(jié)合力,。微金剛石鏟子可以很準(zhǔn)確的對結(jié)合力進行測試。

5．能按照所有的 ASTM標(biāo)準(zhǔn)和多種 ISO 的標(biāo)準(zhǔn)進行測試,。

所有的測試功能和數(shù)據(jù)采集都是在UMT一臺儀器上實現(xiàn)的,。

布魯克納米表面儀器部開通優(yōu)酷視頻專輯

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