|
|
Vývoj metodiky nanoobrábění při studiu mechanických vlastností tenkých vrstev pomocí fokusovaných iontových svazků
Kuběna, Ivo ; Švejcar, Jiří (oponent) ; Kruml, Tomáš (vedoucí práce)
Hlavním obsahem této diplomové práce je vytvoření metodiky přípravy mikrokompresních vzorků z tenké kovové vrstvy připravené metodou PVD. Testovaný materiál byl připraven firmou ON Semiconductor Rožnov pod Radhoštěm. Studovaná vrstva měla složení Al-1,5 hm% Cu a je používaná pro vodivé spoje na integrovaných obvodech. Na křemíkový substrát je nejprve napařena mezivrstva se složením W-10 hm% Ti pro lepší adhezi testované vrstvy. Geometrie vzorku by se měla co nejvíce blížit rotačnímu válci, jehož výška je dána tloušťkou vrstvy a jehož průměr je přibližně 1 m. Pro přípravu takového mikrokompresního vzorku bylo použito přístroje Quanta 3D FEG Dual BeamTM využívajícího technologii fokusovaného iontového svazku. Experimenty na tomto přístroji byly prováděny na půdě společnosti FEI Company v Brně. Bylo připraveno 39 mikrokompresních vzorků za různých podmínek iontového odprašování. Optimalizací parametrů procesu přípravy bylo dosaženo požadované geometrie, zlepšení rovnoběžnosti stěn a rovnoměrnosti dna v blízkém okolí vzorku a jeho plynulý přechod do základního substrátu. Připravené vzorky jsou vhodné pro mikrokompresní testy, které již byly úspěšně provedeny ve spolupráci s Fyzikálním ústavem AV ČR v Praze.
|
|
|
Determination of mechanical properties from microcompression test
Truhlář, Michal ; Kruml, Tomáš ; Kuběna, Ivo ; Petráčková, Klára ; Náhlík, Luboš
This paper describes a microcompression test of Al - 1.5 wt. % Cu thin film deposited on Si substrate. Microcompression combines the sample preparation with the use of ion focused beam (FIB) with a compression test carried out using nanoindenter. Cylindrical specimens (pillars) were prepared using FIB. The diameter of pillars was about 1.3 μm and their height was about 2 μm (equal to the film thickness). Stress-strain curves of the thin film were obtained. The results depend on crystallographic orientation of pillar. The paper is focused to an attempt to determine as precisely as possible Young modulus of the film using experimental data and finite element modelling.
|
|
|
Estimation of mechanical properties of thin Al surface layer
Petráčková, Klára ; Kuběna, Ivo ; Truhlář, Michal ; Náhlík, Luboš ; Kruml, Tomáš
The paper describes a new method for testing of thin layers, so-called microcompression test. As an example determination of Al thin film properties deposited on Si substrate is introduced in the paper. Microcompression combines the sample preparation with the use of focused ion beam (FIB) with a compression test carried out using nanoindenter. Cylindrical specimens (pillars) were prepared in Al film using FIB. The typical diameter of pillars was about 1.3 μm and their height was about 2 μm. The results depend on crystallographic orientation of pillar. Stress-strain curves of the thin film were obtained. Experimentally measured data on pillars needs correction to obtain undistorted material properties of Al thin film. A necessary correction using finite element modeling is suggested in the paper. The paper contributes to a better characterization of very thin surface layers and determination of their mechanical properties.
|
|
|
Microstructure, tensile properties and fatigue behaviour of bulk nanoquasicrystalline Al alloy Al93Fe3Cr2Ti2
Chlupová, Alice ; Chlup, Zdeněk ; Kruml, Tomáš ; Kuběna, Ivo ; Roupcová, Pavla
The characterization of mechanical properties (i.e. stress-strain characteristics measured in tensile and fatigue tests) together with description of the microstructure of bulk nanocrystalline Al alloy is reported. Aluminium based material used in this work was prepared by hot extrusion of gas atomised powder of chemical composition Al93Fe3Cr2Ti2 which contains nanosized quasicrystalline phase. Changes in fracture mechanisms both at fatigue testing performed at room temperature and at tensile tests performed at different test temperatures were investigated. The quality of powder compaction after extrusion was proved as sufficient. Strong texture in longitudinal direction resulting from production route was detected. Presence of icosahedral phase in material was confirmed by TEM and XRD techniques. Fractographical analysis of fracture surface was performed and results were used for description of fracture mechanisms.
|
|
|
Mechanical properties of Al thin films measured by microcompression
Kuběna, Ivo ; Kruml, Tomáš
Two modern experimental techniques, the focused ion beam milling and the nanoindentation, were applied in order to measure exactly plastic properties of a Al-1.5%Cu thin film prepared by the physical vapour deposition, used for electrical connection of integrated circuits. By focused ion beam milling, cylindrical specimens were prepared. The height of the specimens was equal to the film thickness (2 micrometers) and their diameter was about 1.3 micrometers. These specimens were subjected to the compressive loading using the nanoindenter equipped by a flat punch. It is possible to obtain stress-strain curves of the thin film rather precisely.
|
|
|
Nanokomprese orientovaných pilířků z tenké Al vrsty
Kuběna, Ivo ; Kruml, Tomáš
Nová metoda měření mechanických vlastností tenkých vrstev je popsána v tomto článku. Metoda kombinuje přípravu vzorků fokusovaným iontovým svazkem (FIB) a následnou kompresi pomocí nanoindentačního zařízení. Kompresní vzorky byly připraveny z tenké Al vrstvy která je běžně používána v elektrických obvodech. Byly připraveny válcové pilířky jejichž vyýška byla dána tloušťkou vrstvy (2 mikrometry) a průměr se pohyboval okolo 1,3 mikrometru. Jelikož pilířky jsou monokrystalické, výsledky silně závisí na krystalografické orientaci pilířku. Orientace byla určena pomocí EBSD. Křivky napětí deformace byly získány ve dvou reprezentacích.
|
|
|
Měření mechanických vlastností tenkých vrstev pomocí nanokomprese
Kuběna, Ivo ; Hutař, Pavel ; Náhlík, Luboš ; Kruml, Tomáš
Meření mechanických vlastností mikrometrických objektů stále není běžná záležitost. Tato práce popisuje možnost meření mechanických vlastností tenkých vrstev použitím nanokomprese. Válcové vzorky s osou kolmou k rovině tenké vrstvy byly připraveny pomocí fokusovaného iontového svazku. Tyto vzorky byly deformovány pomocí nanoindentoru s plochým hrotem. Byly získány kompresní křivky, ze které je možno přímo měřit mez kluzu a deformační zpevnění. Pro stanovení Youngova modulu je třeba použít analýzu pomocí metody konečných prvků. Je ukázáno, že Youngův modul lze stanovit docela přesně, ačkoliv geomtrie vzorků není dokonalá.
|
|
|
Optimalizace přípravy mikrokompresních vzorků z tenkých vrstev pomocí fokusvaného iontového svazku
Kuběna, Ivo ; Kruml, Tomáš
Tento článek popisuje novou metodou měření mechanických vlastností tenkých vrstev, která kombinuje kompresní test pomocí nanoindentoru a přípravu vzorků pomocí fokusovaných iontových svazků. Článek je především zaměřen na popis přípravy mikrokompresních vzorků. Experimenty byly prováděny na tenké vrstvě Al – 1,5 hm.% Cu. Připravené válcové pilířky měly průměr cca 1,3 mikrometrů a jejich výška je dána tloušťkou vrstvy (2 mikrometry). Byl nalezen optimalizovaný postup přípravy mikrokompresních vzorků jak z hlediska požadované geometrie, tak z hlediska časové náročnosti přípravy. Popsaný postup přípravy vede k reprodukovatelnému tvaru pilířků. Úspěšně provedené kompresní zkoušky potvrdily vhodnost takto připravených vzorků pro mikrokompresní zkoušku.
|
|
|
Únavové vlastnosti oceli Eurofer vyvíjené pro fúzní energetiku
Kuběna, Ivo ; Kruml, Tomáš ; Hutař, Pavel ; Náhlík, Luboš ; Seitl, Stanislav ; Polák, Jaroslav
V této práci byly mereny únavové vlastnosti oceli Eurofer 97 za pokojové teploty. Byly urceny obvyklé únavové krivky životnosti (Coffin-Mansonova krivka a odvozená Wöhlerova krivka). Nejvetší pozornost byla venována merení kinetiky šírení únavových trhlin dvemi rozdílnými metodikami. Na válcových vzorcích s melkým vrubem byla zjištena místa iniciace únavových trhlin a merena rychlost rustu krátkých trhlin s délkou od cca 20 mikrometru do 2 mm. Na CT vzorcích pak byly sledovány trhliny o délce 15-30 mm. Bylo zjišteno, že obe sady dat spolu dobre korelují pri použití reprezentace J-integrálu a bylo možno urcit prahové hodnoty Jintegrálu i faktoru intenzity napetí a parametry Parisova zákona.
|
|
| |
host ::
RSS.