Symulacja próby wciskania wgłębnika dla układu twardych nanopowłok

• Autorzy: Kopernik M. , Milenin A.

Warianty tytułu

EN

Simulation of nanoindentation test for system of hard nanocoatings

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule omówiono próbę wciskania wgłębnika w układ twardych nanpowłok, które stanowią warstwy TiAlN oraz TiN. Opierając się na teorii małych odkształceń sprężysto-plastycznych i metodzie elementów skończonych opracowano model matematyczny doświadczenia. Stworzony model matematyczny oraz program komputerowy pozwalają uwzględnić wieloetapowe odkształcenie badanej próbki z częściowym odciążeniem między etapami odkształcenia aktywnego. Pokazano, że analiza odwrotna wykonana dla własności materiałowych rozpatrywanych nanopowłok może być oparta na wartościach siły wciskania wgłębnika stożkowego, parametrach odciążenia oraz kształtu odcisku w materiale po wykonaniu symulacji.

EN

In present paper Authors focused their interest on nanoindentation test which is performed for material system composed of nanocoatings TiAlN and TiN. Using the theory of small elasto-plastic strains and finite element method the mathematical model is formulated. The created mathematical model and computer program are able to reproduce the multistage deformation of the tested specimen with partial unloading between stages of active deformation. It is shown that inverse analysis performed for material properties of analysed nanocoatings can be based on the values of indentation force by using the cone indenter, the parameters of unloading and the shape of indent made in material during the simulation.

Słowa kluczowe

PL

próba wciskania wgłębnika; twarda nanopowłoka; metoda elementów skończonych; model matematyczny; analiza odwrotna; TiN

EN

nanoindentation test; hard nanocoating; finite elements method; mathematical model; inverse analysis; TiN

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 54, nr 1
• Strony: 14--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kopernik M.

autor

Milenin A.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Katedra Informatyki Stosowanej i Modelowania, Kraków

Bibliografia

• 1. Beake B. D., Ranganathan N.: An investigation of the nanoindentation and nano/micro-tribological behaviour of monolayer, bilayer and trilayer coatings on cemented carbide, Mat. Sci. Eng., A 23, 2006, s. 46-51.
• 2. Nałęcz M.: Sztuczne narządy. Akademicka Oficyna Wydawnicza Exit, Warszawa, 2001.
• 3. Gong J., Miao H., Peng Z.: On the contact area for nanoindentation tests with Berkovich indenter: case study on soda-lime glass. Materials Letters, 2004, nr 58, s. 1349-1353.
• 4. Lichinchi M., Lenardi C., Haupt J., Vitali R.: Simulation of Berkovich nanoindentation experiments on thin films using finite element method. Thin Solid Films, 1998, nr 333, s. 278-286.
• 5. Chollacoop N., Dao M., Suresh S.: Depth-sensing instrumented indentation with dual sharp indenters. Acta Mater., 2003, nr 51, s. 3713-3729.
• 6. Bouzakis K.-D., Anastopoulos J., Asimakopoulos A., Michailidis N., Erkens G.: Wear development of cemented carbide inserts coated with mono and multilayer PVD films, considering their strength properties, adhesion and the cutting loads. Surface and Coatings Technology, 2006, nr 201, s. 4395-4400.
• 7. Fischer-Cripps A. C.: Nanoindentation, Springer, New York, 2004.
• 8. Kopernik M., Szeliga D.: Modelling of nanomaterials — sensitivity analysis to determine the nanoindentation test parameters. Computer Methods in Materials Science, 2007, nr 7, s. 255-261.
• 9. Kopernik M., Pietrzyk M.: 2D numerical simulation of elasto-plastic deformation of thin hard coating systems in deep nanoindentation test with sharp indenter. Archives of Metallurgy and Materials, 2007, nr 52, s. 299-310.
• 10. Hu X. Z., Lawn B. R.: A simple indentation stress-strain relation for contacts with spheres on bilayer structures. Thin Solid Films, 1998, nr 322, s. 225-232.
• 11. Ilushin A. A.: Plastyczność. Wydaw. AN ZSSR, Moskwa, 1963, s. 271 (w języku rosyjskim).
• 12. Kopernik M., Milenin A.: The sensitivity analysis of nanoindentation test for specimen composed of TiAlN and TiN using the mathematical model. Steel Research International, 2008 (w druku).