Le module de test d'impact Nano est un ajout récent à la CSM Instruments Nano duromètre et a été développé pour étudier la réponse au choc des matériaux ultra faibles charges. Le principe est simple: une étape oscillations charge est appliquée à un point prédéfini lors d'une pause dans l'échancrure du cycle de chargement-déchargement. La pointe indenteur peut donc être utilisé à l'impact de la surface de l'échantillon de façon contrôlée et de la vitesse d'impact peut être définie avec précision. Films minces et des revêtements Revêtements minces qui sont soumis à des contraintes répétitives peuvent souvent pas plus tôt que quand seulement soumis à une contrainte monocycle. Beaucoup de films minces applications à la demande que le revêtement soit capable de résister à de nombreux impacts sur la durée de vie de l'appareil, ce qui est d'une importance particulière dans les applications critiques telles que des semi-conducteurs de micro-commutateurs et des dispositifs MEMS. Souligne l'impact répété dans un film mince mènera à la fatigue du matériau ainsi que la fissuration importante et la délamination. Revêtement de nitrure de silicium Le matériau testé est ici un nitrure de silicium (SiN) revêtement sur un substrat en acier inoxydable qui ne présente pas empreinte résiduelle après une norme quasi-statique d'indentation à une charge maximale appliquée de 5 mn en utilisant un indenteur Berkovich. Toutefois, si une étape de l'oscillation de charge est ajouté pendant une pause à la charge maximale, le revêtement peut être fatigué, conduisant à la fissuration importante comme le montre la figure 1. Dans cet exemple, les impacts ont été produites en ajoutant une étape oscillations de charge de 11,7 mN pendant la pause à la charge maximum de 5 mn. Plusieurs tests indépendants ont été effectués avec un nombre croissant d'impacts (1, 3, 5, 7, 10, 15, 20 et 30 cycles). L'empreinte résiduelle a été imagée après chaque test afin de corréler la longueur des fissures émanant de chaque coin de l'impression Berkovich au nombre d'impacts réalisées. De la charge appliquée et la taille de la fissure en retrait, la ténacité (Kc) peut être calculé.  Figure 1. Micrographies optiques des empreintes dans un revêtement SiN montrant la longueur de fissure augmente en fonction du nombre d'impacts. La technique utilisée par indentation instrumentée parcelles Nano le testeur de dureté de la profondeur de pénétration de l'indenteur en fonction de la charge appliquée sur l'ensemble du chargement et du déchargement des portions de l'essai. Fig. 2 montre la charge et la profondeur de pénétration tracée en fonction du temps pour 7 impacts à un maximum pause charge de 5 mN. L'augmentation de la profondeur de pénétration à chaque impact ultérieur est clairement visible. La trace la charge appliquée (ligne pointillée) confirme que la charge d'impact appliquée a été maintenue stable à 11,7 mN sur chaque cycle.  Figure 2. Charger et la profondeur de pénétration en fonction du temps pour un essai d'indentation avec 7 impacts. Fig. 3 résume les longueurs des fissures médian (tel que mesuré par microscopie optique) tracée en fonction du nombre d'impacts. On peut voir que la profondeur de pénétration augmente de façon spectaculaire au cours du premier impact (de 625nm à 1115nm à 5mn après le premier impact).  Longueur de fissure Figure 3. Et de profondeur de pénétration par rapport au nombre d'impacts Après observation microscopique montre l'empreinte résiduelle de la pointe Berkovich dans le matériau mais la longueur des fissures semblent très petit à ce stade de l'expérimentation. D'autres impacts alors entraîner la longueur des fissures à augmenter sensiblement, tandis que l'augmentation de la profondeur de pénétration correspondant est moins importante. Enfin, lorsque la pointe Berkovich atteint le substrat (après 20 impacts dans cet exemple), la longueur de la fissure et la profondeur de pénétration les deux semblent atteindre un plateau qui est relativement plat. |