圧力 - 緊張の特性 - の性格描写のための球形の圧子との Nanoindentation CSM の器械からの…

カバーされるトピック

背景

球形の刻み目

結果

背景

CSM の器械からのこの記事は球形の圧子の先端と行われる nanoindentation の測定から得ることができる追加物質的な特性を記述します。 ほとんどの低いロード nanoindentation の測定が Berkovich の圧子の幾何学を使用して (圧子の先端ののみの効果を最小化するため) なされるが、そのような幾何学はまだ正確に定義し非常ににくい有限な先端の鈍感さに苦しみます。

球形の刻み目

球形の刻み目は錐体圧子と関連付けられる限定の多数を克服し、硬度がゴムからのプラスチック動作への転移に続くことによって評価されるようにします。 これはまた降伏応力が計算されることを可能にします [1]。 刻み目の動作は材料の実際の緊張と収穫の緊張間の比率によって決まります; 低い比率は高い比率がプラスチック動作を作り出す一方伸縮性がある動作を作り出します。

実際の緊張は b が圧子とサンプル表面間の角度である tanb によって表すことができます。 明らかに、球形の圧子は錐体幾何学との 1 つからの根本的に違いがある方法で動作します: 緊張は刻み目の深さが増加するように増加します。 従って、漸進的に増加するロードが付いている一連の球形の刻み目は全く伸縮性があるからのプラスチック動作への転移に続く圧力緊張のカーブを作り出します。

図 1 の例は圧力のプロットを対範囲 10 - 260 上の複数サイクルの刻み目から作り出される 5 つの物質的なタイプのための緊張 mN 示したものです。 緊張が圧子の半径残りの印象の半径の分割によって計算される一方、圧力 (y軸) は GPa の各サイクルの測定された硬度に対応します。

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z - 圧力 - 範囲 10 こして下さい - 半径 1 のμm の球形の圧子が付いている 260 に行われる複数サイクルの刻み目から錫 (コーティング厚さ = 3 μm)、計算される純粋な Si、 100Cr6 鋼鉄の、ガラスおよび純粋な銅のデータを mN。 各データセットは 5 組の測定の平均に対応します。

図 1。

結果

図 1 はっきり示される結果ショーで堅い材料 (錫、 Si) およびより柔らかい材料 (Cu) で観察される伸縮性があプラスチック転移の種類。 より堅い材料は緊張が高められると同時により顕著な勾配の変更を表わしがちです。

それにもかかわらず球形の圧子が円周のまわりで論理上均一圧力フィールドを作り出すが、厳しい割れることはケイ素のような材料で特に複数が同じ領域でサイクルの行われるロード荷を下すとき、観察されます。 図 2 は割り、半径 1 のμm かの圧子を使用して 30 200 まで mN からのロードの刻み目の後のどの結果欠くことを示します。 スキャン力の顕微鏡検査は (SFM)イメージ投射のために特に有用そのような nanoindentation の効果です。

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z (a) 30 mN の最大値によって加えられたロードと Si で - は残りの monocycle の刻み目の SFM の画像、 (b) 100 mN および (c) 200mN 行いました。 圧子は半径 1 のμm の球形のダイヤモンドでした。 割れることはより高いロードで厳しい欠ける発生を用いる低いロードで明白になります。

図 2。

図 4 で示されている SFM の画像は純粋な銅の残りの刻み目を表し、対応する横断面のプロフィールは図複数サイクルの刻み目は同じ最大負荷に monocycle の刻み目より銅のような柔らかい金属のより少ない玉突き衝突を作り出すことを 3. 前の測定がで示した一緒に計画されます。 この現象は圧子の下の漸進的な加工硬化の効果にロードがあらゆるそれに続くサイクルで高められると同時に帰因させることができます。 適したロード範囲とつながれる圧子の半径の注意深い選択は材料の非常に広い範囲がこの技術と調査されるようにします。

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z - 図 4. で示されている残余の押印を通した横断面のプロフィール。 最大深さの機能として玉突き衝突の改革および圧子の非対称によるプロフィールの変化に注意して下さい。

図 3。

今後の作業は伸縮性がある限界が超過すれば球形の圧子のヘルツ接触が円錐形のひび (壊れやすいモード) または表面下の変形 (疑似プラスチックモード) を始めることができる製陶術の刻み目を含みます。

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z - 純粋な銅の残りの球形の刻み目の SFM の画像。 刻み目は (a) 10-60 mN の刻み目ロード範囲に、 (b) 60-110 mN、 (c) 110-160 mN および (d) 210-260 mN 対応します。

図 4。

ソース: CSM の器械

このソースのより多くの情報のために CSM の器械を訪問して下さい

Date Added: Dec 1, 2006 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 12:42

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