Upload
others
View
5
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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