vladimír ježek prezentace na Úfe 6. 4. 2011
TRANSCRIPT
Nanoindentace
Vladimír Ježek
prezentace na ÚFE 6. 4. 2011
Nanoindentace
Přímá metoda měření mikromechanických vlastností materiálu
Zatlačování miniaturního hrotu (diamant) do materiálu v řádu nm - µm
Tvary hrotů: - sférický - pyramidální (Berkowich) - jehlan (Vickers)- jiné
Princip nanoindentace
Měření tvrdosti tenkých vrstev (nanotvrdost)
- Nutná malá zatížení
- Vyhodnocení plastické složky (mikrotvrdost, nanotvrdost)
- Vyhodnocení elastické složky (Youngův modul pružnosti)
- Stanovení tloušťky vrstvy
Měření je ovlivněno řadou faktorů
- Vliv měřícího zařízení (tuhost, dotyk hrotu s povrchem)
- Vliv geometrie hrotu
- Kolísání teploty
- Drsnost povrchu vzorku
- Elasticko-plastické chování vrstvy
• Odchylky kontaktu od ideálního tvaru
• Pokles materiálu kolem indentoru (skin-in)
• Nakupení materiálu kolem hrotu (pile-up)
Metoda DSI (Depth Sensing Indentation)
Detekce změny hloubky vtisku v závislosti na nárůstu zatížení
Grafickým znázorněním jsou typické indentační křivky
Obecné vyjádření tvrdosti max
S
FH
A
Zkouška tvrdosti podle Vickerse- indentorem čtyřboký jehlan s vrchol. úhlem 136°- výsledkem je Vickersovo číslo tvrdosti
maxmax
2
2 sin1 2
S
FF
VHNA g d
Metodou DSI lze určit závislost tvrdosti vrstvy na okamžitéhloubce vtisku
Tímto způsobem je definována tzv. Martensova tvrdost- pro Vickersův indentor platí vztah
226,43.
FHM
h
Někdy je HM nazývána univerzální tvrdostí HU- platí potom vztah
max
2
max26,43.
FHU
h
Univerzální tvrdost obsahuje informaci o elastické i plastickédeformaci vzorku
Zavádí se proto plastická tvrdost charakterizující plastickoudeformaci materiálu
max
226,43.pl
r
FH
h
kde hr je průsečík tečny k odlehčovací křivce v Fmax s osou hloubkyvtisku, matematicky je hr
max d
d
r
Fh h
F
h
Méně často používaná veličina diferenciální tvrdost
dif
FH k
A
Diferenciální tvrdost je užitečná při studiu náhlých změnv materiálu v průběhu indentace
Je to poměr malé změny zátěže ke změně v kontaktní ploše
Z odlehčovací části závislosti zátěž-hloubka můžeme určit efektivní elastický modul pružnosti Y
*
11 1 i
i
v
Y E E
V případě použití diamantového indentoru
21
ITEY
v
Konec
Děkuji za pozornost