|
| |
|
|
Korelace výsledků standardních mechanických zkoušek s výsledky protlačovacích zkoušek na miniaturních discích
Holzer, Jakub ; Němec, Karel (oponent) ; Válka, Libor (vedoucí práce)
Obsahem bakalářské práce je analýza vztahů mezi materiálovými charakteristikami primárně kovových materiálů, získanými standardními postupy mechanického zkoušení a materiálovými charakteristikami, určenými prostřednictvím protlačovacích zkoušek na miniaturních discích. V práci jsou rozebírány metody a postupy používané pro odhad materiálových charakteristik z výsledků protlačovacích zkoušek, analyzován je vliv externích faktorů na uvedené odhady. Uvedeny jsou hlavní problémy limitující korelace výsledků standardních mechanických zkoušek a zkoušek protlačovacích. Součástí práce je experimentální ověření platnosti vybraných korelačních vztahů.
|
|
|
Měření mechanických vlastností tenkých vrstev metodou bulge test
Holzer, Jakub ; Cieslar, Miroslav (oponent) ; Kruml, Tomáš (vedoucí práce)
Hlavním cílem této práce je dokončení přístroje Bulge test pro testování tenkých vrstev, provedení prvních testů na komerčních Si3N4 membránách a na dvojvrstvě s hliníkem. První část práce se zabývá literární rešerší prací zabývajících se metodou Bulge test a dalších metod mechanického testování tenkých vrstev. Experimentální část je zaměřena na konstrukci přístroje, metodiku vyhodnocení dat a výsledky měření. Studované vrstvy jsou vyrobeny z amorfního nitridu křemičitého, na který je v některých případech nanesena vrstva hliníku, titanu nebo Ta-B-C. Přístroj byl zkonstruován ve spolupráci s Ústavem přístrojové techniky AV ČR v. v. i. Spolehlivost a reproduktibilita zařízení byly ověřeny provedením více než 160 měření na komerčně dostupné membráně Si3N4. Dále byly provedeny zkoušky na dvouvrstvách. Změřené hodnoty Youngova modulu a reziduálního napětí byly srovnány s literaturou a s výsledky nanoindentační zkoušky. Podrobnější analýza dat pomocí metody konečných prvků je v současnosti vyvíjena ve spolupráci s kolegy z Ústavu fyziky materiálů. Bylo prokázáno, že metoda Bulge test a zkonstruovaný přístroj jsou vhodné pro měření některých mechanických vlastností tenkých vrstev.
|
|
|
Low-temperature plastic deformation of BCC metals with internal magnetic order
Holzer, Jakub ; Máthis,, Kristián (oponent) ; Mrověc, Matouš (oponent) ; Gröger, Roman (vedoucí práce)
While plastic deformation of body-centered cubic (bcc) metals at low temperatures is now well understood, the effect of internal magnetic order on mechanical properties and the effect of plastic deformation of internal magnetic order remain largely unexplained. The aim of this thesis is to elucidate the low-temperature plastic deformation of -iron and chromium with focus on magnetism. It is investigated by slip-trace analysis of deformed specimens, electron backscattered diffraction, and transmission electron microscopy (TEM) where necessary. The internal magnetic order in chromium is explored by means of magnetic neutron diffraction at SINQ facility of the Paul Scherrer Institute in Switzerland. The vibrating vample magnetometry is utilized to look for changes in mass susceptibility in order to discriminate between different magnetic states. The anomalous slip was found in a deformed chromium specimen for the first time. The dislocation network responsible for the anomalous slip is characterized by the g · b analysis in TEM, where a network of 1/2111 intersecting screw dislocations and their 100 junctions were observed to form on low-stressed {110} planes. Furthermore, twins produced by antitwinning shear were found in chromium, but not in -Fe. This phenomenon is explained using atomistic simulations employing semi-empirical interatomic potentials. The magnetism in -iron is studied by the vibrating sample magnetometry and the results are reconciled using the Jiles-Atherton model. The magnetic domains in -Fe were imaged by the Kerr microscopy and the results show that twins can effectively block the movement of domain walls and nucleate new ones.
|
|
|
Estimation of mechanical parameters of thin films using finite element analysis
Tinoco Navaro, Hector Andres ; Holzer, Jakub ; Pikálek, Tomáš ; Buchta, Zdeněk ; Lazar, Josef ; Chlupová, Alice ; Kruml, Tomáš ; Hutař, Pavel
This study shows a methodology to estimate mechanical parameters of thin films by means of a bulge\ntest and a numerical approach. The methodology is based on the combination of finite element analysis with a\nclassical analytical method. Finite element modelling was conducted for monolayer (Si3N4) membranes of 2x2mm\nwith the aim to approximate both the load-deflection curves experimentally measured and the classical loaddeflection\nanalytical model. Error functions were constructed and minimized to delimit a coupled solution space\nbetween Young’s modulus and Poison’s ratio. In a traditional bulge test analysis only one of the elastic properties\ncan be determined due to that there is not unique solution in the estimations of these parameters. However, both\nelastic parameters were determined through the proposed numerical procedure which compares the deformed\nsurfaces for a specific set of optimal elastic parameters computed. Results shows that the estimated elastic\nproperties agree with corresponding values determined by other methods in the literature
|
|
|
Měření mechanických vlastností tenkých vrstev metodou bulge test
Holzer, Jakub ; Cieslar, Miroslav (oponent) ; Kruml, Tomáš (vedoucí práce)
Hlavním cílem této práce je dokončení přístroje Bulge test pro testování tenkých vrstev, provedení prvních testů na komerčních Si3N4 membránách a na dvojvrstvě s hliníkem. První část práce se zabývá literární rešerší prací zabývajících se metodou Bulge test a dalších metod mechanického testování tenkých vrstev. Experimentální část je zaměřena na konstrukci přístroje, metodiku vyhodnocení dat a výsledky měření. Studované vrstvy jsou vyrobeny z amorfního nitridu křemičitého, na který je v některých případech nanesena vrstva hliníku, titanu nebo Ta-B-C. Přístroj byl zkonstruován ve spolupráci s Ústavem přístrojové techniky AV ČR v. v. i. Spolehlivost a reproduktibilita zařízení byly ověřeny provedením více než 160 měření na komerčně dostupné membráně Si3N4. Dále byly provedeny zkoušky na dvouvrstvách. Změřené hodnoty Youngova modulu a reziduálního napětí byly srovnány s literaturou a s výsledky nanoindentační zkoušky. Podrobnější analýza dat pomocí metody konečných prvků je v současnosti vyvíjena ve spolupráci s kolegy z Ústavu fyziky materiálů. Bylo prokázáno, že metoda Bulge test a zkonstruovaný přístroj jsou vhodné pro měření některých mechanických vlastností tenkých vrstev.
|
|
|
Development of the bulge test equipment for measuring mechanical properties of thin films
Holzer, Jakub ; Pikálek, Tomáš ; Buchta, Zdeněk ; Lazar, Josef ; Tinoco, H.A. ; Chlupová, Alice ; Kruml, Tomáš
The bulge test apparatus designed for the measurement of mechanical material properties of thin films was constructed and tested. The principle of the test is to apply pressure on a free-standing membrane, to measure the membrane shape and to analyse the results. Commercially available silicon nitride (Si3N4) thin films were used for the testing. It is shown that interferometric set-up designed and assembled for the apparatus enables precise determination of 3D shape of the whole membrane, which allows more precise determination of materials parameters compared to measurement of the height of the center of the membrane only. Fit of an analytical formula gives values of Young modulus and residual stress with very good agreement with the literature data. Moreover, FEM model of the bulged membrane was developed. The main aim of the effort is to enable measurement of plastic properties of a thin film of interest, that will be deposited on the Si3N4 membrane with known properties and bulge test will be performed on the bilayer specimen. Subsequently, the material properties of the thin film will be obtained using FEM analysis.
|
|
|
Detecting plasticity in al thin films by means of bulge test
Holzer, Jakub ; Pikálek, Tomáš ; Buchta, Zdeněk ; Lazar, Josef ; Tinoco, H.A. ; Chlupová, Alice ; Náhlík, Luboš ; Sobota, Jaroslav ; Fořt, Tomáš ; Kruml, Tomáš
The Bulge test proved to be a useful tool for measuring elastic properties of thin films and\nfree standing membranes, particularly Young’s modulus and residual stress. The basic principle\nof bulge test is application of differential pressure on one side of the a membrane, measurement of\nthe shape of bulged surface as a function of pressure, in this case via laser interferometer, and\nevaluation of a pressure-deflection relationship. In this study, bilayer membrane consisting of a\nsilicon nitride supporting layer and an aluminium layer deposited by means of magnetron\nsputtering is subjected to the bulge test. The results clearly show signs of a non-linear behavior\nthat is caused by plastic deformation in the aluminium layer. Finite element analysis is being\ndeveloped to describe this behavior because analytical model using deflection of central point and\npressure relation falls apart in case of non-linearity.
|
|
|
Interferometrický systém pro měření deformace tenkých membrán
Pikálek, Tomáš ; Holzer, Jakub ; Tinoco, H.A. ; Buchta, Zdeněk ; Lazar, Josef ; Chlupová, Alice ; Náhlík, Luboš ; Sobota, Jaroslav ; Fořt, Tomáš ; Kruml, Tomáš
Mechanické vlastnosti tenkých vrstev se mohou výrazně lišit od běžných materiálů. Příkladem metody pro jejich měření je například nanoindentace založená na zatlačování miniaturního hrotu do materiálu. Jinou metodou je tzv. bulge test, který je založen na určení mechanických vlastností (obvykle Youngova modulu a reziduálního napětí) samonosných tenkých vrstev (membrán) z jejich deformace při aplikování diferenčního tlaku z jedné jejich strany. Pro měření tvaru membrán během tohoto bulge testu byl vyvinut interferometrický systém.
|
|
|
Korelace výsledků standardních mechanických zkoušek s výsledky protlačovacích zkoušek na miniaturních discích
Holzer, Jakub ; Němec, Karel (oponent) ; Válka, Libor (vedoucí práce)
Obsahem bakalářské práce je analýza vztahů mezi materiálovými charakteristikami primárně kovových materiálů, získanými standardními postupy mechanického zkoušení a materiálovými charakteristikami, určenými prostřednictvím protlačovacích zkoušek na miniaturních discích. V práci jsou rozebírány metody a postupy používané pro odhad materiálových charakteristik z výsledků protlačovacích zkoušek, analyzován je vliv externích faktorů na uvedené odhady. Uvedeny jsou hlavní problémy limitující korelace výsledků standardních mechanických zkoušek a zkoušek protlačovacích. Součástí práce je experimentální ověření platnosti vybraných korelačních vztahů.
|
host ::
RSS.