Der Arbeitsgruppe Mikrostruktur und Mikromechanik sowie den anderen Arbeitsbereichen des Institutes stehen folgende analytische Untersuchungsmethoden zur Verfügung:

© IfB/Rozanski

Der Fokus der modernen Materialforschung verschiebt sich zunehmend auf das Verständnis und die gezielte Steuerung von nano- und mikroskaligen Prozessen, um nachhaltige Lösungen zu entwickeln. Strukturen und Mechanismen auf Nano-bis Mesoebene bestimmen entscheidend die makroskopischen Eigenschaften von Werkstoffen - von mechanischen Eigenschaften bis hin zur Recyclingfähigkeit. Durch die Verknüpfung experimenteller Methoden mit KI-basierten Modellierungen lassen sich komplexe Zusammenhänge über Skalen hinweg effizient erfassen und optimieren. Die Forschungsgebiete der Mikrostruktur und Mikromechanik am Institut für Baustoffe reichen dabei von fundamentalen Fragestellungen bis hin zur angewandten Entwicklung neuer, ressourcenschonender Materialien für eine nachhaltige Zukunft.

Der Fokus der modernen Materialforschung verschiebt sich zunehmend auf das Verständnis und die gezielte Steuerung von nano- und mikroskaligen Prozessen, um nachhaltige Lösungen zu entwickeln. Strukturen und Mechanismen auf Nano-bis Mesoebene bestimmen entscheidend die makroskopischen Eigenschaften von Werkstoffen - von mechanischen Eigenschaften bis hin zur Recyclingfähigkeit. Durch die Verknüpfung experimenteller Methoden mit KI-basierten Modellierungen lassen sich komplexe Zusammenhänge über Skalen hinweg effizient erfassen und optimieren. Die Forschungsgebiete der Mikrostruktur und Mikromechanik am Institut für Baustoffe reichen dabei von fundamentalen Fragestellungen bis hin zur angewandten Entwicklung neuer, ressourcenschonender Materialien für eine nachhaltige Zukunft.

Ausstattung Mikrostruktur

  • Konfokale Ramanmikroskopie (CRM)

    Konfokales Ramanmikroskop - alpha 300RA (Witec/Oxford Instruments)

    © FBG
    Konfokales Raman Mikroskop alpha 300RA (eingehaust) mit Spektrometer UHTS300 und Laser (532 nm) sowie Steuereinheit
    © FBG
    Seitliche Ansicht auf das Raman Mikroskops mit Blick auf den Objektivrevolver
    • Messprinzip

      „Der Raman-Effekt beruht auf der inelastischen Streuung von Anregungslichtes an den Molekülen von gasförmigen, flüssigen oder festen Materialien. Die Wechselwirkung eines Moleküls mit Photonen verursacht Schwingungen seiner chemischen Bindungen, was zu spezifischen Energieverschiebungen im gestreuten Licht führen, die sich im Raman-Spektrum identifiziert werden können. Jede chemische Verbindung lässt sich leicht anhand dieses indi-viduellen spektralen „Fingerabdrucks“ identifizieren“ [1].

    • Technische Daten

      Raman Mikroskopietechniken

      • Raman Imaging: Aufnahme eines vollständigen Raman-Spektrums an jedem Bildpixel
      • Planare Scans (x-y-Achsen) sowie Tiefenscans (z-Achse)
      • Bildstapel: 3D konfokales Raman-Imaging
      • Zeitreihen
      • Raman-Spektrenaufnahmen an Einzelpunkten
      • Tiefenprofile an Einzelpunkten
      • Hellfeld-Mikroskopie

      Raman Mikroskop

      • Optisches Forschungsmikroskop mit 6x Objektivrevolver
      • Videosystem: Okular-Farbbild-Videokamera
      • LED-Weißlichtquelle für Köhler'sche Beleuchtung
      • Hochempfindliche schwarz/weiß-Videokamera zur Ansicht der Probe Mikroskopbasis mit Schwingungsdämpfung
      • TrueSurface für topographisches Raman Imaging auf unebenen Flächen
      • Autofokus

      Detektor

      • High Performance VIS-CCD-Kamera (mit Peltier-Kühlung bis -55°C)

      Spektrometer

      • Ultra-High-Throughput-Spektrometer UHTS300 für VIS, 300 mm Brennweite

      Laser

      • 532 nm, 30 mW

      Probenplattform

      • motorisierte x-, y- und z-Probenpositionierung mit Piezo-getriebenem Probentisch (softwaregesteuert)
    • Probenpräparation und Messbedingungen

      Die Anforderungen an die Probenpräparation ist für Einzelspektren relativ gering. Es können Pulver, feste Probekörper sowie Flüssigkeiten untersucht werden. Für ein hochaufgelöstes Raman-Imaging ist eine planparallele Oberfläche mit geringer bis mäßiger Unebenheit von Vorteil.

      • Maximale Probenhöhe: 3.5 cm
      • Maximales Probengewicht: 1 kg auf Piezotisch
    • Messanfragen und Nutzungsordnung

      Für weitere Informationen zu Messungen und Möglichkeiten des Ramanmikroskops kontaktieren Sie bitte die Ansprechpartnerin/Gerätebeauftragte.

      Ansprechpartnerin

      Dr. rer. nat. Corinna Rozanski (https://www.baustoff.uni-hannover.de/de/rozanski/)

  • (Temperaturabhängige) Magnetresonanzuntersuchungen (TD-/NMR)

    Kernspinresonanztomograph Minispec10 (Bruker)

    Arbeitsbereich NMR im Labor Mikrogefüge Arbeitsbereich NMR im Labor Mikrogefüge Arbeitsbereich NMR im Labor Mikrogefüge © IfB
    Arbeitsbereich der NMR-Untersuchungen

    Verwendung am IfB

    NMR-Methoden werden am Institut für Baustoffe derzeit zur Untersuchung dauerhaftigkeitsrelevanter Schädigungsprozesse und der Hydratationskinetik von Bindemitteln eingesetzt. Schädigungsprozesse führen zu lokalen Veränderungen in Feuchteverteilung und wassergefüllter Porenstruktur, die über NMR-Methoden erfasst werden können. Mittels geeigneter Auswertung kann das Feuchtetransportverhalten quantifiziert werden. Für Untersuchungen zur Frostschädigung können Proben im Messgerät mit Frostzyklen beaufschlagt werden. Bei der Hydratation von Bindemitteln wird die Bildung von Hydratationsprodukten sowie die Strukturentwicklung mit hoher zeitlicher Auflösung verfolgt. 

    Geräte

    • Bruker minispec mq10 NMR Analyzer und Probenkopf (Sonderanfertigung) mit 1-axialer, aktiv geschirmter Gradientensteuerung und thermischer Abschirmung; Zusatzeinrichtung: einseitige Probentemperierung von +50°C bis -25°C
    • Bruker minispec mq10 NMR Analyzer und Probenkopf (Sonderanfertigung) mit 3-axialer Gradientensteuerung

    Einsatzbereiche

    • Erfassung der Prozesskinetik während chemischer Reaktionen/physikalischer Prozesse anhand des Relaxationsverhaltens, z. B. Zementleimhydratation

    • Erfassung der nano-/mikroskaligen Feuchteverteilung anhand des Relaxationsverhaltens

    • Ortsaufgelöste Quantifizierung der Probenfeuchte
    • Ortsaufgelöste Quantifizierung gefrorener Porenwasseranteile
  • 3D-Röntgenmikroskopie / Mikro-Computertomographie (XCT)

    3D-Röntgenmikroskop - Xradia Versa 410 (Zeiss)

    © FBG/C. Bierwagen
    Röntgenmikroskop Xradia 410 Versa (Zeiss)
    © FBG/C. Bierwagen
    Innenansicht des Xradia 410 Versa Röntgenmikroskops. Anordnung der Komponenten: Röntgen-Röhre, Probentisch mit Probenhalter, Objektive, Detektor (von links nach rechts).
    • Messprinzip

      Aus der zweistufigen Vergrößerung - zusammengesetzt aus einer geometrischen Vergrößerung und einer nachgeschalteten optischen Vergrößerung - resultiert eine hohe räumliche Auflösung bei relativ geringen Distanzen zwischen Probekörper und Detektor.

      Basierend auf der wellenlängenabhängigen Abschwächung von Röntgenquanten bei der Transmission durch Materie von variierender Dichte, kommt es zum sogenannten Strahlaufhärtungseffekt in der sich ergebenden Bildaufnahme. Für die Korrektur der daraus resultierenden Verschiebung des Absorptionsmaximums im Spektrum können Filter eingesetzt werden.

      Für das Xradia 410 Versa stehen Filter aus Quarzglas für Proben mit niedriger Ordnungszahl (Z) und Filter aus Calciumfluorid für Probenmaterial mit höherem Z in jeweils 6 verschiedenen Stärken zur Verfügung.

    • Technische Daten

      Röntgenröhre

      • geschlossene 150 kV-Mikrofokus-Röntgen-Röhre mit Wolfram-Target (Reflexion)
      • operative Röhrenspannung: 40-150 kV
      • operative Stromstärke: 10-500 µA
      • konfigurierbare Leistung im Bereich: 4 bis 30 W
      • fokale Brennfleckgröße des Röntgenstrahls adaptiert automatisch mit der Leistungskonfiguration von 5µm (4 W) bis 50 µm (30 W)
      • softwaregesteuerte Positionseingabe
      • Betriebsmodus: kontinuierlich

      Detektor

      • Objektive mit 0.4-facher, 4-facher, 10-facher und 20-facher Vergrößerung softwaregestützt über ein Rondell auswählbar und mit optimierten Szintillatoren für eine höhere Auflösung anwendbar
      • 2048 pixel CCD-Detektor (CCD = charge coupled device)
      • softwaregesteuerte Positionseingabe

      Filter

      • LE1-LE6 (LE = light element): Quarzglas verschiedener Stärke
      • HE1-HE6 (HE = heavy element): Calciumfluorid verschiedener Stärke

       Probenplattform

      • motorisierte x-, y- und z-Position (softwaregesteuert)
    • Probenpräparation und Messbedingungen
      • Basierend auf der zentrischen Drehung der Probe während der Messung sind zylindrische Probenformen für reliktfreie Aufnahmen am besten geeignet
      • Proportionalität zwischen Probengröße und räumlicher Auflösung ist zu beachten. Allgemein gilt: je kleiner die Probenabmessungen, desto größer ist die potenziell erreichbare Auflösung der gleichen Materialzusammensetzung
      • Detektierbarkeit abhängig von Dichte bzw. Dichteunterschied im Material sowie Probengröße
      • Maximale Probenhöhe: 300 mm
      • Maximales Probengewicht: 15 kg
    • Zusatzmodul in-situ Kompression-/Zug-Lastzelle
      © IfB
      • Lastzellenoptionen: 1 kN, 2 kN, 5 kN (Maximallast)
      • Austauschbare Lastzellen für Kompression- sowie Zugbeanspruchung
      • Kolbenhub: 10-20 mm im Zugversuch; 15-5 mm im Druckversuch
      • Maximale Probenhöhe: 10 mm
      • Belastungsgeschwindigkeit: 0.1 mm/min bis 1.0 mm/min
      • Aufnahme von 2D-Projektionen des Probekörpers aus verschiedenen Winkeln sowie Blindmessungen ohne Probe (Referenz)
      • Rekonstruktion der gestapelten 2D-Projektionen zu einem 3D-Volumen (vorgeschaltete Korrekturen: center shift, beam hardening, rotation)
      • Weiterführende Verarbeitung der Daten erfolgt in spezieller Visualisierungs- und Analysesoftware (Bsp.: Datenbereichextraktion, Filterung, Binarisation, Segmentierung)
    • Messanfragen und Nutzungsordnung

      Für weitere Informationen zu Messungen und Möglichkeiten des Röntgenmikroskops kontaktieren Sie bitte die Ansprechpartnerin/Gerätebeauftragte.

      Ansprechpartnerin

      Dr. rer. nat. Corinna Rozanski (https://www.baustoff.uni-hannover.de/de/rozanski/)

  • Rasterelektronenmikroskopie (REM) mit Elektronenspektroskopie (EDX)

    Rasterelektronenmikroskop (REM) mit EDX (Jeol)

    © FBG

    Verfahrensweise

     Abbildung von Oberflächen zu deren Strukturanalyse

    • Ein sehr fein gebündelter Elektonenstrahl wird zeilenweise über die Objektoberfläche geführt. Die dabei durch Primärelektonen im Objekt erzeugten Wechselwirkungprodukte werden erfasst und zur Bilddarstellung verwendet.
    • Auflösevermögen von nur wenigen Nanometern in sehr großer Tiefenschärfe

     Materialanalyse im REM/EDX-Analyse:

    • Die bei der Wechselwirkung erzeugte Röntgenstrahlung ist elementspezifisch und kann zu deren Analyse herangezogen werden
  • Simultane Thermoanalyse (TGA/DSC)

    Simultane Thermoanalyse - TGA/DSC 3+ (Mettler Toledo)

    Thermogravimetrische Analyse Thermogravimetrische Analyse Thermogravimetrische Analyse © IfB

    Die Thermogravimetrische Analyse (TGA) dient der Bestimmung des Masseverlustes einer Probe als Funktion von Temperatur oder Zeit unter Verwendung eines kontrollierten Temperaturprogramms in definierter Atmosphärenzusammensetzung. Zusätzlich zur thermischen Stabilität sind eine kinetische Betrachtung der Zersetzungsprozesse sowie eine Identifikation der Zersetzungsprodukte möglich. Die simultane Thermoanalyse (STA) ermöglicht die Untersuchung von thermogravimetrischen Effekten gekoppelt mit der Aufzeichnung eines Dynamischen-Differenzkalorimetrie-Wärmestromsignals (DSC). Basierend auf der Kombination dieser Analysen können thermische Reaktionen in ihrer Gesamtheit abgebildet und rekonstruiert werden.

    Die DSC dient der Identifizierung von: Phasenumwandlungen, Kristallisationsvorgängen, Bestimmung von Solidus- und Liquidustemperaturen oder der Bestimmung von Reaktions- und Umwandlungsenthalpien bestimmter Phasenmischungen. Die Methode nutzt dabei den charakteristischen Energieumsatz bei Phasenübergang.

     Messprinzip

    Eine möglichst homogene Probensubstanz wird mit einer hohen Präzision in einen geeigneten Tiegel eingewogen. Je nach Probeneigenschaften sowie Maximaltemperatur sind verschiedene Tiegelmaterialien möglich. Vor Beginn der Messung wird der Proben-/Ofenraum wurde mit einem inerten Gas gespült. Eine Messablaufroutine wird erstellt und regelt Start- und Endtemperatur, Heiz- und Abkühlrate sowie die Strömungsgeschwindigkeit des Transportgases. Für die Messungen der Enthalpien (Wärmestrommessungen) sind am DSC-Sensor 6 Thermoelemente unterhalb einer Keramikplatte angebracht, mit denen mehrfach die Proben- und die Referenz­temperatur gemessen wird.

    Technische Daten

    Ofen

    • Temperaturbereich:            RT bis 1.600 °C
    • Temperaturgenauigkeit:     0,5 K
    • Temperaturpräzision:         0,3 K
    • Heizrate:                            0.02 bis 100 K/min
    • Kühlrate:                            -20K/min (≥ 200 °C)
    • Tiegelvolumen:                   ≤ 900 μL

    Waage

    • Dynamischer Wägebereich:  ≤ 5 g
    • Wagenauflösung:                  0.1 μg
    • Wägegenauigkeit:                 0.005 %
    • Wägepräzision:                     0.0025 %

    Probenpräparation und Messbedingungen

    Thermoanalytische Messungen erfolgen zum Großteil an pulverförmigem Probenmaterial, basierend auf der Notwendigkeit von Homogenität sowie gleichmäßiger Verteilung der Probensubstanz im Messtiegel und einem gleichmäßigen Wärmeeintrag auf das Probenmaterial (Verhältnis: spezifische Oberfläche / Probenvolumen).

    Daten/Auswertung

    Resultierende Messdaten können je nach Anwendungsbereich ausgewählt und als x-y-Dateien ausgegeben werden. Die Parameter, die simultan bestimmt werden, sind: Zeit, Temperatur (Ofen- und Probentemperatur), Masseverlust, Wärmemenge (aufgenommene oder abgegebene). Additiv können ausgewertete Kurven (z.B. durch Bildung der 1. Ableitung und Anlegen von Tangenten bestimmte Onset-Temperatur, etc.) exportiert werden.     

  • Oberflächen- und Porositätsanalyse / Gasadsorption

    Oberflächen- und Porositätsanalysegerät Tristar II Plus (Micromeritics)

    © IfB
    TristarII mit VacPrep

    Technische Daten

    Druckmessung

     

     

    Absolut

     

     

     

    Bereich:

    0 bis 950 mmHg

     

    Auflösung:

    innerhalb von 0.05 mmHg

     

    Genauigkeit:

    innerhalb von 0.1%

     

    Linearität der Skalierung:

    <  ± 0.1 % der Spanne

    Relativ

     

     

     

             P/P0-Bereich:

    0 bis 1,0 P/P0

     

    Auflösung:

    < 10-4

     

     

     

    Gase

    Stickstoff

     

     

     

     

  • Quecksilberdruckporosimetrie (MIP)

    Quecksilberdruckporosimeter Belpore LP (Microtrac)

    © IfB
    Quecksilberdruckporosimeter der Firma Microtrac. Niederdruckporosimeter mit Quecksilber-vorratsflasche sowie Analyse- und Vakuumport

    Technische Daten

    Belpore LP

    Druckmessung

     

    Analyse Druckbereich [KPa]

    von Vakuum bis 450

    Drucksensor Typ

    Absolutdrucksensor

    Drucksensor Messbereich [KPa]

    0.001 bis 0.1, 0.1 bis 600

    Auflösung [KPa]

    0.001 bis 0.1, 0.01 von 0.1 bis 600

    Genauigkeit der Druckmessung

    0.1% von F.S.

    Volumenmessung

     

    Quecksilber Volumendetektor

     kapazitiv

    Volumenmessbereich

    bis 500 mm3 oder 0 bis 2000 mm3

    Auflösung

    0,05 mm3 bis zu 500 mm3 oder 0,1 mm3 bis zu 2000 mm3

    Genauigkeit der Volumenmessung

    besser als 1%  F.S.

    Messbereiche

     

    Porengröße*

    3,5 bis 180 μm

    Partikelgrößen**

    15 bis 330 μm

    Maximale Probengröße (Festkörper)

    CD3 SV (small volume): D11 x H25 (mm)

    CD3: D12 x H40 (mm)

    CD6: D25 x H25 (mm)

    Maximales Probenvolumen (Pulver)

    CD3 SV: 8 cm³

    CD3 (P): 15 cm³

    CD6 (P): 35 cm³

    Quecksilberdruckporosimeter Belpore HP (Microtrac)

    © IfB
    Quecksilberdruckporosimeter der Firma Microtrac. Hochdruckporosimeter mit Hoch-druckautoklav und Hochdruckölvorat

    Belpore HP

    Druckmessung

     

    Drucksensor Typ

    Absolutdrucksensor

    Druckmessbereich [MPa]

    0.1 bis 414

    Auflösung [MPa]

    0.001 bis 100, 0.01 von 100 bis 414

    Genauigkeit der Druckmessung

    0.1% von F.S.

    Volumenmessung

     

    Quecksilber Volumendetektor

     kapazitiv

    Volumenmessbereich

    0 bis 500 mm3

    Auflösung

    0,05 mm3 bis zu 500 mm3

    Genauigkeit der Volumenmessung

    besser als 1% F.S.

    Messbereiche

     

    Porengröße*

    15 μm bis 3,6 nm

    Partikelgrößen**

    40 μm bis 10 nm

    Maximale Probengröße (Festkörper)

    CD3 SV (small volume): D11 x H25 (mm)

    CD3: D12 x H40 (mm)

     

    Maximales Probenvolumen (Pulver)

    CD3 SV: 8 cm³

    CD3 (P): 15 cm³

     

  • Mikroskopie (3D-/Laser-)

    Digitalmikroskop VHX-7000 (Keyence)

    © IfB
    Digitalmikroskop VHX-7000 (Keyence)

    3D-Profilometer VR 3200 (Keyence)

    Profilometer Profilometer Profilometer © IfB
    3D-Profilometer VR 3200 (Keyence)

    Laserbasierte Oberflächenscans zur Untersuchung der Beschaffenheit von Oberflächen.

    Aufbau

    • Messkopf
    • Motorbetriebener Messtisch
    • Steuergerät
    • Steuerungscomputer mit Monitor

    Messtechnische Daten

    • erzeugt innerhalb von Sekunden Messdaten und ein 3D-Bild im maximalen Messbereich von 100 mm x 200 mm, auch bei kontrastarmen Obejekten und Objekten mit großem Höhenunterschied
    • 12-fache bis 160-fache Vergrößerung
    • Autofokus und automatisierte Zusammensetzung von bis zu 100 Einzelbildern bei größeren Proben

    Analysemöglichkeiten

    • vielseitiges Analyseprogramm zur Auswertung und Weiterverarbeitung der Aufnahmen und Speicherung der aufgenommenen Daten in verschiedenen Dateiformaten
    • umfangreiche 3D-Messwerkzeuge, um in Querschnittprofilen Höhen, Winkel, Längen usw. zu ermitteln
    • ausführliche Analysefunktionen, wie Flächeneigenschaften, Rauheiten, Volumenberechnung sowie Vergleich mit CAD-Daten u.v.m.

Ausstattung Mikromechanik

  • Nanoindentation

    Ultra-Nanohärtetester integriert in Klimakammer - UNHT³ (Anton Paar)

    © IfB
    Klimakammer mit Nanohärtetester UNHT³ der Firma Anton Paar
    © IfB
    In Klimakammer eingebauter Nanohärtetester UNHT³ auf Step 500 Plattform mit Objektivre-volver zur Positionierung

    Messprinzip

    Die Nanoindentation ist eine Methode der Werkstoffprüfung, bei der ein Indenter mit bekannter Geometrie in die zu prüfende Oberfläche hineingedrückt wird. Allgemein ist es ein mechanisches Messverfahren zur Bestimmung von Haftfestigkeit, Härte, Elastizitätsmodul, Reibung und Verschleiß von Bulkmaterialien und Beschichtungen. Zusammen mit der Kraft bei Be-/ und Entlastung wird der Eindringweg aufgezeichnet. Dies ermöglicht eine detaillierte Untersuchung lokaler mechanischer Eigenschaften des Probekörpers. Im Vergleich zur Mikroindentation (verlinkt zur Seite) sind die Eindringtiefen sowie die aufgebrachte Kraft geringer, was eine höhere lokale Auflösung ermöglicht.

    Technische Daten/Spezifikationen

    Indenter

    Berkovich

    Maximallast [mN]

    100

    Kraftauflösung [nN]

    3

    Grundrauschen [eff] [μN]*

    ≤0,03

    Kraftrate [mN/min]

    bis zu 1000

    Maximale Tiefe [μm]

    100

    Tiefenauflösung [nm]

    0.003

    Grundrauschen [rms] [nm]

    ≤ 0.03

    Datenerfassungsrate [kHz]

    192

    Optionen

    Tests in Flüssigkeiten

     ja

    Objektive

    vorhanden

    5x; 20x; 50x

     

    Probenpräparation und Messbedingungen

    • Die Messung stellt hohe Anforderungen an eine planparallele Oberfläche und eine geringe Rauigkeit der zu messenden Probe
    • Die Probe muss kompakt und „krümelfrei“ präpariert sein
    • Die Dicke der Probe sollte ein Vielfaches der Eindringtiefe betragen
    • Über eine Klimakammer kann die Feuchtigkeit und Temperatur reproduzierbar eingestellt werden
    • Porenräume und Lufteinschlüsse können das Ergebnis einer Messung des Bulkmaterials beeinflussen

    Spezifikationen der Klimakammer

    Feuchtigkeitsbereich

    20 – 95 % RH

    Temperaturbereich

    10 – 40 °C

    Temperaturstabilität

    ± 0,1 – 0,3 °C

    Feuchtigkeitsstabilität

    ± 1 – 3 % RH

    Abkühlrate

    3 K/min

    Aufheizrate

    10 K/min

    Daten/Auswertung

    • Wiederholte Messungen ermöglichen eine statistische Aussage über die mechanischen Eigenschaften des Prüfkörpers
    • Durch Aufbringen und Halten einer statischen Belastung wird das Eindringkriechen und die Relaxation erfasst.
    • Die Verarbeitung der Messdaten erfolgt über einen angeschlossenen PC und entsprechender Software (Anton Paar)

    Messanfragen und Nutzungsordnung

    Für weitere Informationen zu Messungen und Möglichkeiten des Röntgenmikroskops kontaktieren Sie bitte die Ansprechpartner/Gerätebeauftragten.

    Ansprechpartner:

    Dr. rer. nat. Corinna Rozanski (https://www.baustoff.uni-hannover.de/de/rozanski/)

  • Mikroindentation/Scratching

    Mikro-Kombitester - MCT³ (Anton Paar)

    © IfB
    Mikro-Kombitester MCT³ auf Step 100 Plattform mit Objektivrevolver

    Messprinzip

    Die Indentation ist ein mechanisches Messverfahren zur Bestimmung von Haftfestigkeit, Härte, Elastizitätsmodul, Reibung und Verschleiß von Bulkmaterialien und Beschichtungen. Mithilfe eines genormten Indenters mit bekannter Geometrie wird die Probenoberfläche eingedrückt, ähnlich wie bei makroskopischen Härteprüfverfahren. Zusammen mit der Kraft bei Be-/ und Entlastung wird der Eindringweg aufgezeichnet. Beim Scratchtest wird die Spitze über die Probenoberfläche gezogen, wodurch diese die Oberfläche ankratzt. Sowohl Indentation als auch Scratchtest ermöglichen eine detaillierte Untersuchung lokaler mechanischer Eigenschaften des Probekörpers. Ebenso angeschlossen ist ein optisches Mikroskop (5x, 20x) zur Festlegung der Indents und zur optischen Untersuchung dieser.

    Technische Daten/Spezifikationen

    Indenter

    Berkovich (Indentation)

    Vickers (Indentation)

    Rockwell (Scratch)

     

    Maximallast [N]

    30

     

    Kraftauflösung [μN]

    6

     

    Grundrauschen [eff] [μN]*

    100

     

    Kraftrate [N/min]

    bis zu 300

     

    Maximale Tiefe [μm]

    1000

     

    Tiefenauflösung [nm]

    0,03

     

    Grundrauschen [rms] [nm]

    1,5

     

    Datenerfassungsrate [kHz] 

    192

     

    Scratchgeschwindigkeit [mm/min]

    0,1 bis 600

     

    Objektive

    vorhanden

    5x; 20x

    Probenpräparation und Messbedingungen

    • Voraussetzung für eine Messung ist eine flache (polierte) Oberfläche mit geringer Rauigkeit
    • Die Dicke der Probe sollte ein Vielfaches der Eindringtiefe betragen
    • Porenräume und Lufteinschlüsse können das Ergebnis einer Messung des Bulkmaterials beeinflussen
    • Maximales Probengewicht: 3 kg

    Daten/Auswertung

    • Wiederholte Messungen ermöglichen eine statistische Aussage über die mechanischen Eigenschaften des Prüfkörpers
    • Durch Aufbringen und Halten einer statischen Belastung werden das Eindringkriechen und die Relaxation erfasst.
    • Die Verarbeitung der Messdaten erfolgt über einen angeschlossenen PC und entsprechender Software (Anton Paar)

    Messanfragen und Nutzungsordnung

    Für weitere Informationen zu Messungen und Möglichkeiten des Mikro-Kombitesters kontaktieren Sie bitte die Ansprechpartner/Gerätebeauftragten.

    Ansprechpartner:

    Dr. rer. nat. Corinna Rozanski (https://www.baustoff.uni-hannover.de/de/rozanski/)

Probenvorbereitung Mikro-Untersuchungen