|
|
Stanovení modulu pružnosti v tahu tenké vrstvy - numerická analýza zkoušky mikrokompresního vzorku a "bulge testu"
Petráčková, Klára ; Pokorný, Pavel (oponent) ; Náhlík, Luboš (vedoucí práce)
Zjišťování mechanických vlastností velmi tenkých vrstev je poměrně obtížné. Všechny používané metody jsou zatíženy buď obtížnou interpretací naměřených dat nebo komplikovanou přípravou experimentálních vzorků. Pro lepší porozumění výslednému experimentálnmu záznamu lze využít simulace MKP. Předložená diplomová práce se zabývá numerickým modelováním dvou způsobů, jak tenké vrstvy zkoušet, a to mikrokompresní zkouškou a tzv. „bulge testem”. V případě mikrokompresní zkoušky jde o přípravu malých válcových vzorků (tzv. pilířků) z tenké hliníkové vrstvy napařené na křemíkovém substrátu pomocí „obrábění“ fokusovaným iontovým svazkem (FIB) v SEM. Následně jsou tyto pilířky zatěžovány v tlaku nanoindentorem s „plochým“ diamantovým hrotem. Cílem práce je pomocí simulací a výpočtů identifikovat faktory, jenž ovlivňují experimentální záznam, a tak stanovit přesnější odhad modul pružnosti v tahu hliníkové vrstvy. Druhá část předložené práce se zabývá numerickým modelováním bulge testu. Vrstva SiNx je namáhána tlakem tak, aby došlo jejímu vyboulení. Při namáhání dochází ve vrstvě ke stavu dvojosé napjatosti, což komplikuje vyhodnocení mechanických vlastností. Cílem této analýzy bylo ukázat, zda-li je možné proces testování spolehlivě numericky modelovat. Dále bylo stanoveno reziduální napětí ve vrstvě, jenž vzniká v důsledku přípravy vzorku. Výsledky zde prezentované mohou přispět k rozvoji v oblasti zkoušení tenkých vrstev.
|
|
|
Surface and Mechanical Properties of Thin Films
Pálesch, Erik ; Klapetek, Petr (oponent) ; Skuhurov,, Andrey (oponent) ; Čech, Vladimír (vedoucí práce)
The doctoral thesis deals with the study of morphology and mechanical properties of thin plasma polymer films based on tetravinylsilane monomer and its mixtures with oxygen and argon. Thin films were prepared by plasma-enhanced chemical vapour deposition on silicon and glass substrates. Atomic force microscopy was used for characterization of thin film surface and for depiction of composite interphase with functional interlayer. Mechanical properties of thin films, namely Young’s modulus and hardness, were studied by cyclic nanoindentation technique. Nanoindentation device was also used to carry out scratch test, which was helpful to describe adhesion of films to substrate. In this thesis the influence of deposition conditions on surface and mechanical properties of thin films prepared in continual and pulse wave on planar substrates is discussed. Also, the suitability of few atomic force microscopy techniques for depiction of composite interphase was reviewed.
|
|
|
Zkouška mikrokompresního vzorku: numerická analýza
Petráčková, Klára ; Zouhar, Michal (oponent) ; Náhlík, Luboš (vedoucí práce)
Stanovení mechanických vlastností tenkých vrstev používaných např. v elektrotechnice není vzhledem k nezbytnému náročnému přístrojovému vybavení a komplikované interpretaci výsledků testů snadné. Předložená bakalářská práce je zaměřena na stanovení některých faktorů ovlivňujících výsledky tzv. mikrokompresní zkoušky. Mikrokompresní zkouška je založena na testování pilířků vyrobených ze zkoušené vrstvy nanesené na substrátu, s případnou mezivrstvou mezi studovanou tenkou vrstvou a substrátem. Pilířek vyrobený fokusovaným iontovým svazkem (FIB) je zatěžován v tlaku nanoindentorem s plochým hrotem, přičemž je měřena deformační odezva na působící zatížení. Cílem práce je numericky (za pomoci metody konečných prvků) simulovat průběh této zkoušky a stanovit vliv vybraných geometrických faktorů zkušebních pilířků na modul pružnosti v tahu tenké vrstvy. Pro účely této studie jsou použita známá experimentální data naměřená na hliníkových tenkých vrstvách s wolframovou mezivrstvou mezi hliníkem a křemíkovým substrátem. Výsledkem práce je, za pomoci numerických výpočtů, odhadnout vliv specifické geometrie pilířku na experimentální data získaná při mikrokompresní zkoušce a zpřesnit tak stanovení modulu pružnosti v tahu tenké vrstvy, popř. vyvodit další doporučení, která umožní přesnější odhad modulu pružnosti v tahu z experimentálních dat, která jsou zatížena chybou, vyplývající z tvaru použitého vzorku. Získané výsledky a postupy tak v budoucnu mohou pomoci k rozvoji vyvíjené mikrokompresní zkoušky pro stanovení mechanických vlastností tenkých vrstev.
|
|
|
Adheze vrstev plazmových polymerů připravených z monomeru tetravinylsilanu
Plichta, Tomáš ; Salyk, Ota (oponent) ; Čech, Vladimír (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá charakterizací tenkých vrstev plazmových polymerů, připravených z monomeru tetravinylsilanu (TVS) a nanesených na plošné křemíkové substráty. Jako způsob přípravy tenkých vrstev byla použita metoda chemické depozice z plynné fáze (PE CVD). Byly připraveny tři výkonové série, a to z čistého TVS a dále TVS ve směsi s argonem a kyslíkem. Hlavními metodami charakterizace byly vrypová zkouška a mikroskopie atomárních sil (AFM), sloužící k posouzení míry adheze vrstev a topografie vrypů. Pro posouzení vlastností a souvislostí byla změřena tloušťka vrstev pomocí spektroskopické elipsometrie (ELL) a dále modul pružnosti pomocí nanoindentace. Ze získaných dat byla posouzena reprodukovatelnost výsledků s ohledem na čistotu substrátů a adheze vrstev v závislosti na depozičních podmínkách a stárnutí vrstev.
|
|
| |
|
|
Porušování jemnozrnného cementového kompozitu v blízkosti rozhraní plniva a matrice
Vyhlídal, Michal ; Kabele,, Petr (oponent) ; Profant, Tomáš (oponent) ; Keršner, Zbyněk (vedoucí práce)
Přechodová oblast mezi zrnem kameniva/výztuží a matricí je považována za nejslabší článek cementových kompozitů a dle některých autorů přímo souvisí s jejich nelineárním (přesněji kvazikřehkým) chováním. Tato práce si klade za cíl ověřit tento obecně uznávaný předpoklad nejslabšího článku za pomoci lomových experimentů a jim odpovídajícím numerických simulací. V experimentální části práce byly vedle tradičních lomových testů využity moderní metody 3D skenování, rastrovací elektronové mikroskopie, chemické analýzy pomocí elektronové mikrosondy a metod měření mechanických vlastností malých objemů – nanoindentace. V numerické části práce byly využity modely založené na zobecněné lineární elastické lomové mechanice i modely moderní určené pro simulace cementových kompozitů, konkrétně model rozetřených trhlin a mikroploškový (Microplane) model. V návaznosti na dosažených výsledcích byla práce doplněna i o kohezivní model simulující chování rozhraní. Výsledky jsou diskutovány a dány do kontextu s již publikovanými pracemi. Hlavním závěrem práce je, že vlastnosti přechodové oblasti nemají na chování cementových kompozitů takový vliv jako samotná adheze mezi inkluzí a přechodovou oblastí, potažmo matricí.
|
|
|
Computation modelling of the nanoindentation test with the axisymmetric indenters
Ballo, Igor ; Fuis, Vladimír (oponent) ; Kovář, Jaroslav (vedoucí práce)
This diploma thesis deals with the nanoindentation test, which is increasingly used to determine the mechanical properties of materials. The entire process of nanoindentation and its advantages, such as the possibility of testing thin layers or different coatings, are described in more detail in the thesis. In addition, the basic methods of analytical processing of the resulting data using Sneddon’s, Hertz’s and Oliver-Pharr analysis are presented. The practical part of this thesis is focused precisely on the verification of these simplified analytical relationships using numerical models of the nanoindentation test of conical and spherical indenter created using the finite element method. In this part, not only the accuracy of the methods themselves is verified, but also the applicability and necessity of using modifications and corrections associated with these analyses. The test body consisted of tungsten material, the model of which was considered in one case as linear elastic and in the other as elasto-plastic. Knowledge from this work can be useful for further research in this area as well as for various applications of nanoindentation testing.
|
|
| |
|
|
Thermal stability of Ti/Ni multilayer thin films
Václavík, R. ; Zábranský, L. ; Souček, P. ; Sťahel, P. ; Buršík, Jiří ; Fořt, Tomáš ; Buršíková, V.
In this work, thermal stability and mechanical properties of Ti/Ni multilayer thin films were studied. The multilayer thin films were synthesised by alternately depositing Ti and Ni layers using magnetron sputtering. The thickness of constituent layers of Ti and Ni varied from 1.7 nm to 10 nm, and one coating was deposited by simultaneous sputtering of both targets. Single crystalline silicon was used as a substrate. The effects of thermal treatment on the mechanical properties were studied using nanoindentation and discussed in relation to microstructure evaluated by X-ray diffraction. Annealing was carried out under low-pressure conditions for 2 hours in the range of 100-800 degrees C.
|
|
|
Influencing of the Pile-Up and the Sink-In by the Coefficient of Friction in the Nanoindentation Test
Kovář, J. ; Fuis, Vladimír ; Čtvrtlík, Radim
The influence of the coefficient of friction between an indenter and a specimen on the height of the pile-up or depth of the sink-in during the nanoindentation test is discussed in this paper. When the indenter is pressed into the hard material, the sink-in behavior causes the bending of the specimen’s surface under the indenter. When the indenter is pressed into the soft material, the deformed material accumulates under the sides of the indenter and makes a pile-up region. The pile-up or sink-in behavior influences the contact area. In this paper, the finite element method was used for calculation of the dependency between the depth of the sink-in or height of the pile-up and the coefficient of friction. The results showed that while there is not any dependency between the friction and the depth of the sink-in, there is a strong dependency between the friction and the height of the pile-up until a specific value of the coefficient of friction. When the pile-up behavior occurs, the friction influences the contact area and should be included into the calculation of the contact area.
|
host ::
RSS.