Modelling and experimental verification of nanoindentation tests on coating-substrate systems

• Autorzy: Kot M. , Rakowski W. , Łyźniak J.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie i eksperymentalna weryfikacja testów nanoindentacji dla układów powłoka-podłoże

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The nanoindentation method is widely used to study the mechanical properties of thin films and surface layers. But the results of such a tests are difficult to interpret, especially for coatings with a thickness less than 1 žm. A new method of analysis of nanoindentation results are presented in this paper. It is based on simultaneous studies of experimental results by transformation indentation curves into stress-strain curves and FEM modelling. This method was compared with a few models provided in published literature. The influence of substrate properties and coating thickness on the deformation of the system and the critical depth of penetration to onset substrate yield are analysed.

PL

Metoda instrumentalnej indentacji jest powszechnie stosowana do badania właściwości mechanicznych cienkich powłok i warstw wierzchnich. Wciąż jednak wyniki testów nanoindentacyjnych są trudne do interpretacji zwłaszcza dla powłok o grubości poniżej 1 žm. W pracy przedstawiono metodę analizy wyników badań indentacyjnych w oparciu o badania rzeczywistych układów powłoka-podłoże oraz wyniki modelowania MES. Badano wpływ właściwości podłoża i grubości powłoki na deformacje układu i krytyczną głębokość penetracji, przy której podłoże nie ma wpływu na pomiar. Do analizy wyników eksperymentów zaproponowano metodę transformacji krzywych indentacyjnych do układu naprężenie-odkształcenie. Metodę tę porównano z modelami podawanymi w literaturze.

Słowa kluczowe

EN

nanoindentation; FEM modelling; thin coatings

PL

nanoindentacja; modelowanie MES; cienkie powłoki

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2012
• Tom: nr 4
• Strony: 67--73
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kot M.

autor

Rakowski W.

autor

Łyźniak J.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, 30 Mickiewicza Avenue, 30-065 Cracow,

Bibliografia

• 1. Fischer-Cripps A.C.: Critical review of analysis and interpretation of nanoindentation test data. Surface and Coatings Technology, 200 (2006) 4153.
• 2. Kot M.: Deformations and fracture analysis of coating-substrate systems using indentation method with different indenters. Tribologia, 236 (2011) 47.
• 3. Jonsson B., Hogmark S.: Hardness measurements of thin films. Thin Solid Films. 114 (1984) 257.
• 4. Burnett P.J., Rickerby D.S.: The mechanical properties of wear-resistant coatings I: Modelling of hardness behaviour. Thin Solid Films, 148 (1987) 41.
• 5. Korsunsky A., McGurk M.R., Bull S.J.. Page T.F.: On the hardness of coated systems. Surface and Coatings Technology, 99 (1998) 171.
• 6. Chicot D., Lesage J.: Absolute hardness of films and coatings. Thin Solid Films, 254 (1995) 123.
• 7. Bhattacharya A.K., Nix W.D.: Analysis of elastic and plastic deformation associated with indentation testing of thin films on substrates. Inter. Journ. Solid Structures, 24 (1988) 1287.
• 8. Major R., Lacki P.: Finite-element modeling of thin films deposited on the polyurethane substrate Archives of Metallurgy and Materials, 50 (2005) 379.
• 9. Major R., Lacki P., Lackner J.M., Major B.: Modelling of nanoindentation to simulate thin layer behavior. Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences, 54 (2006) 189.