Analiza właściwości mechanicznych układów powłoka-podłoże z użyciem metody indentacji z wykorzystaniem wgłębników o różnej geometrii

• Autorzy: Kot M.

Warianty tytułu

EN

Deformations and fracture analysis of coating-substrate systems using indentation method with different indenters

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki testów indentacyjnych wykonanych trzema wgłębnikami o różnej geometrii wraz z ich interpretacją dla powłok TiN, CrN i a-C:H nałożonych na miękkim podłożu stalowym. Wyniki badań wskazują, że największe obciążenie do zniszczenia na skutek pękania może przenieść powłoka CrN, a najmniejsze powłoka a-C:H. Natomiast najsztywniejsza powłoka TiN w największym stopniu zabezpiecza podłoże przed odkształceniami plastycznymi, co jest szczególnie widoczne dla kontaktu z wgłębnikiem o najmniejszym promieniu zaokrąglenia. Przedstawiona analiza, oparta na transformacji krzywych indentacyjnych na krzywe naprężenie-odkształcenie, umożliwia tworzenie map deformacji i niszczenia w wyniku kruchego pękania złożonych układów po włoka-podłoże.

EN

Load bearing capacity of coating-substrate systems can be found from indentation experiments using different indenter geometry by transforming the load-depth indentation diagram to stress-strain diagram. In article consideration about deformations and failure of coating-substrate system were presented using results of TiN, CrN and a-C:H coatings deposited on X10CrNi 18-8 steel substrates. Critical loads leading to plastic deformation of steel substrate and coating fracture have been evaluated. Determination of these parameters allow to make deformation and fracture map for tested system. Such a maps can be useful for optimization of coating material and thickness for selected applications.

Słowa kluczowe

PL

twarde powłoki; indentacja; deformacje; pękanie

EN

hard coatings; indentation; deformation; fracture

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2011
• Tom: nr 2
• Strony: 47--60
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Kot M.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, 30-065 Kraków, al. Mickiewicza 30,

Bibliografia

• 1. Ullner C., Beckmann J., Morrell R.: Instrumented indentation test for advanced technical ceramics. Journal of the European Ceramic Society, 22 (2002)1183-1189.
• 2. Fernandes J.V., Trindade A.C., Menezes L.F., Cavaleiro A.: A model for coated surface hardness. Surface and Coatings Technology 131(2000) 457-461
• 3. Fischer-Cripps A.C., Karvankova P., Veprek S.: On the measurement of hardness of super-hard coatings. Surface and Coatings Technology, 200 (2006) 5645-5654.
• 4. Fischer-Cripps A.C.: Critical review of analysis and interpretation of nanoindentation test data. Surface and Coatings Technology, 200 (2006) 4153-4165.
• 5. Kot M.: Deformacje i pękanie układów powłoka-podłoże przy obciążeniach działających w styku skoncentrowanym. Tribologia, 231 (2010) 125-134.
• 6. Michler J., Blank E.: Analysis of coating fracture and substrate plasticity induced by spherical indentors: diamond and diamond-like carbon layers on steel substrates. Thin Solid Films, 381 (2001) 119-134.
• 7. Kot M., Rakowski W., Morgiel J., Major Ł.: Metoda wyznaczania nacisku dopuszczalnego w styku skoncentrowanym dla układów powłoka-podłoże. Tribologia, 218 (2008) 285-295.
• 8. Holmberg K., Matthews A., Ronkainen H.: Coatings tribology - contact mechanisms and surface design. Tribology International, 31 (1998) 107-120.
• 9. Michler J., Blank E.: Analysis of fracture and substrate induced by spherical indentors: diamond and diamond-like carbon layers on steel substrates. Thin Solid Films, 381 (2001) 119-134.
• 10. Herbert E.G., Pharr G.M., Oliver. W.C., Lucas B.N., Hay J.L.: On the measurement of stress-strain curves by spherical indentation. Thin Solid Films, 398-399 (2001) 331-335.
• 11. Oliver W.C., Pharr G.M.: An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments. Journal of Materials Research, 7 (1992) 1564-1583.
• 12. Zhang S., Sun D., Fu Y., Du H.: Toughness measurement of thin films: a critical review. Surface and Coatings Technology 198 (2005) 74- 84.
• 13. Holmberg K., Matthews A., Coatings tribology: properties, mechanisms, techniques and applications in surface engineering, Elsevier, Amsterdam (2009).