Ταχύς προσδιορισμός ισοδυνάμων γεωμετρικών αποκλίσεων ακίδων νανοδιεισδυτών και με τη βοήθειά τους, πειραματική αναλυτική διακρίβωση μηχανικών ιδιοτήτων PVD επικαλύψεων σε διάφορες θερμοκρασίες

Abstract

At the present thesis, introduced a method for a fast determination of the equivalent tip indenter geometry. In order to determine this geometry developed a friendly interface. The necessary data for the algorithm extracted from simulations with various possible indenter geometries in combination with the martens hardness on Si(100) provided the tip geometry, nanoindentations on (Ti, Al)N and a DLC coatings on various temperatures, realized the coatings strength properties at various temperatures were calculated a non-linear temperature dependence of the coating properties was revealed. Impact tests on the coated specimens, contributed in estimating the temperature dependent film fatigue endurance stress. A correlation between yield and fatigue stress versus the temperature, reveals an impressive convergence. Considering the manufacturing interest, finally the experimental and analytical evaluation results, compared with the actual coating behavior during cutting precedures and validated the convergence of the obtained results.

Στη παρούσα διατριβή, παρουσιάστηκε μέθοδος για γρήγορο προσδιορισμό των αποκλίσεων ισοδύναμης γεωμετρίας εισβολέα νανοδιείσδυσης από την ιδανική γεωμετρία. Για τον προσδιορισμό της γεωμετρίας αυτής δημιουργήθηκε ένα υπολογιστικό περιβάλλον. Τα δεδομένα που απαιτήθηκαν για τον αλγόριθμο, ήταν μια πληθώρα προσομοιώσεων της διαδικασίας νανοδιείσδυσης με διαφορετικές πιθανές γεωμετρίες εισβολέα σε συνδυασμό με την σκληρότητα Martens για πρότυπο υλικό Si(100). Εφόσον έχει προσδιοριστεί η γεωμετρία του εισβολέα, πραγματοποιήθηκαν πειράματα νανοδιείσδυσης σε επικαλύψεις τιτανίου και μιας DCL, σε διάφορες θερμοκρασίες με σκοπό τον προσδιορισμό των ιδιοτήτων τους. Το μέτρο ελαστικότητας ανά επικάλυψη παρέμεινε σταθερό παρόλα αυτά το όριο διαρροής και θραύσης τους εμφάνισε την ίδια ασταθή συμπεριφορά με το βάθος διείσδυσης κατά την νανοδιείσδυση δοκιμές κρούσης συνέβαλαν στον υπολογισμό της εξαρτώμενης από την θερμοκρασία αντοχή σε κρούση. Συσχετισμός μεταξύ ορίου διαρροής και κόπωσης συναρτήσει θερμοκρασίας, αποκαλύπτει εντυπωσιακή σύγκλιση. Σε τελευταίο στάδιο τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τις διαδικασίες νανοδιείσδυσης και κρούσης, συγκρίθηκαν με την συμπεριφορά κατά την κοπή και επιβεβαιώθηκε η σύγκλιση των αποτελεσμάτων.