RU2532758C2 - Способ определения модуля упругости однородного покрытия - Google Patents
Способ определения модуля упругости однородного покрытия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2532758C2 RU2532758C2 RU2012148239/28A RU2012148239A RU2532758C2 RU 2532758 C2 RU2532758 C2 RU 2532758C2 RU 2012148239/28 A RU2012148239/28 A RU 2012148239/28A RU 2012148239 A RU2012148239 A RU 2012148239A RU 2532758 C2 RU2532758 C2 RU 2532758C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- modulus
- substrate
- elasticity modulus
- elasticity
- Prior art date
Links
Landscapes
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
Abstract
Изобретение относится к определению механических характеристик однородных покрытий, а именно к определению модуля упругости покрытий посредством вдавливания в поверхность материала цилиндрического индентора, и может быть использовано для определения модуля упругости покрытий на подложках из различных материалов. Сущность: вдавливают в покрытие с известной толщиной цилиндрический индентор. Определяют в соответствии с показаниями прибора, регистрирующего связь между вдавливающей силой и осадкой индентора, модуль жесткости системы покрытие-подложка, далее рассчитывают значение отношения модуля жесткости системы к модулю упругости подложки и с помощью известных способов нахождения значения функции по заданной неявной зависимости определяют модуль упругости покрытия из формулы. Технический результат: повышение точности определения модуля упругости покрытия. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к определению механических характеристик однородных покрытий, а именно к определению модуля упругости покрытий посредством вдавливания в поверхность материала цилиндрического индентора, и может быть использовано для определения модуля упругости покрытий на подложках из различных материалов.
Известен способ определения модуля упругости посредством вдавливания в поверхность изделия сферического индентора - жесткого шарика с усилием Р и измерением его осадки. Модуль упругости E для одной из разновидностей резин определяют по формуле: Е=0,80·P·D1/2·h-3\2, где P - усилие, D - диаметр шарика, h - глубина погружения шарика, Е - модуль Юнга (Израелит Г.Ш. Механические испытания резины и каучука, 1949 г., с.219).
Наиболее близким по выполнению является способ определения модуля упругости, при котором в поверхность изделия вдавливают цилиндрический индентор с постоянной скоростью и определяют начальный наклон диаграммы усилие-перемещение, а по нему - модуль упругости материала (Израелит Г.Ш. Механические испытания резины и каучука, 1949 г., с.219).
Недостатком данного способа является то, что полученная величина модуля упругости отражает некую усредненную упругость по всей толщине материала.
Техническим результатом является повышение точности определения модуля упругости покрытия.
Технический результат достигается тем, что вдавливают в покрытие с известной толщиной цилиндрический индентор, определяют в соответствии с показаниями прибора, регистрирующего связь между вдавливающей силой и осадкой индентора, модуль жесткости системы покрытие-подложка (Ecs), далее рассчитывают значение отношения модуля жесткости системы к модулю упругости подложки (Ecs/Es) и с помощью известных способов нахождения значения функции по заданной неявной зависимости определяют Ec из формулы (1)
где Ecs - модуль жесткости системы покрытие-подложка, Ec - модуль упругости покрытия, Es - модуль упругости подложки, νs - коэффициент Пуассона подложки, sh - гиперболический синус, λ=H/a, a - радиус индентора, H - толщина покрытия, Ci, Ai - комплексные константы, определяемые в ходе решения контактной задачи о внедрении штампа в упругое полупространство с покрытием.
Константы Ci, Ai могут быть рассчитаны с помощью алгоритма, описанного в работе Айзикович С.М., Александров В.М. «Осесимметричная задача о вдавливании круглого штампа в упругое, неоднородное по глубине полупространство» (Изв. АН СССР. МТТ. 1984, N2, С.73-82) и реализованного, например, в программах для ЭВМ, по свидетельствам РФ о государственной регистрации программ для ЭВМ №2012614268 от 14.05.2012 г., №2012614938 от 01.06.2012 г., №2012614939 от 01.06.2012 г.
Ec из неявной зависимости (1) можно определить или с помощью таблицы значений Ecs/Es, или графическим способом, или с использованием программ для ЭВМ. Например, строят таблицу значений Ecs/Es для различных значений λ и Ec/Es. В строке для вычисленного λ=H/a находят ближайшее к вычисленному Ecs/Es значение, определяют соответствующее значение Ec/Es и по известному Es находится искомое Ec. Характер зависимости, задаваемой формулой (1), иллюстрирует фиг.1.
Предпочтительное отношение радиуса индентора к толщине покрытия находится в пределах 0,1-8.
Отличием предлагаемого способа является то, что модуль упругости покрытия определяют из полученного значения модуля жесткости для системы покрытие-подложка и известного заранее модуля упругости подложки.
Ниже приведен пример осуществления изобретения.
Пример.
Для исследований взят алмазоподобный углерод (DLC, diamond-like carbon) с заранее определенным экспериментально модулем упругости Ec=259 ГПа. На плавленый кварц с модулем упругости Es=69.6 ГПа нанесено покрытие из взятого алмазоподобного углерода толщиной H=250 нм. По результатам индентирования слоя DLC с использованием цилиндрического индентора с радиусом зоны контакта a, равным 100 нм, получено значение величины Ecs=155 ГПа.
Для использования формулы (1) определяют
,
. С помощью программ для ЭВМ (свидетельства РФ о гос. регистрации программ для ЭВМ №2012614268 от 14.05.2012 г., №2012614938 от 01.06.2012 г., №2012614939 от 01.06.2012 г.), использующих алгоритм определения коэффициентов Ci, Ai, описанный в работе Айзикович С.М., Александров В.М. «Осесимметричная задача о вдавливании круглого штампа в упругое, неоднородное по глубине полупространство» (Изв. АН СССР. МТТ. 1984, N2, С.73-82), определяют значения коэффициентов Ci, Ai. Затем строят таблицу значений
и из таблицы получают значение Ec=251,8.
Claims (2)
1. Способ определения модуля упругости однородного покрытия, характеризующийся тем, что вдавливают в покрытие с известной толщиной цилиндрический индентор, определяют в соответствии с показаниями прибора, регистрирующего связь между вдавливающей силой и осадкой индентора, модуль жесткости системы покрытие-подложка (Ecs), далее рассчитывают значение отношения модуля жесткости системы к модулю упругости подложки (Ecs/Es) и с помощью известных способов нахождения значения функции по заданной неявной зависимости определяют Еc из формулы
где Ecs - модуль жесткости системы покрытие-подложка, Ec - модуль упругости покрытия, Es - модуль упругости подложки, νs - коэффициент Пуассона подложки, sh - гиперболический синус,
, а - радиус индентора, H - толщина покрытия, Ci, Ai - комплексные константы, определяемые в ходе решения контактной задачи о внедрении штампа в упругое полупространство с покрытием.
где Ecs - модуль жесткости системы покрытие-подложка, Ec - модуль упругости покрытия, Es - модуль упругости подложки, νs - коэффициент Пуассона подложки, sh - гиперболический синус,
2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что отношение радиуса индентора к толщине покрытия находится в пределах 0,1-8.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012148239/28A RU2532758C2 (ru) | 2012-11-14 | 2012-11-14 | Способ определения модуля упругости однородного покрытия |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012148239/28A RU2532758C2 (ru) | 2012-11-14 | 2012-11-14 | Способ определения модуля упругости однородного покрытия |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012148239A RU2012148239A (ru) | 2014-05-20 |
RU2532758C2 true RU2532758C2 (ru) | 2014-11-10 |
Family
ID=50695533
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012148239/28A RU2532758C2 (ru) | 2012-11-14 | 2012-11-14 | Способ определения модуля упругости однородного покрытия |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2532758C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2618500C1 (ru) * | 2016-04-28 | 2017-05-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | Способ определения модуля упругости материала покрытия на изделии |
RU2619133C1 (ru) * | 2015-10-26 | 2017-05-12 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Способ определения толщины однородного покрытия |
RU2646442C1 (ru) * | 2016-10-04 | 2018-03-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | Способ определения физико-механических характеристик модифицированного поверхностного слоя материала изделия и устройство для его осуществления |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1281868A1 (ru) * | 1985-01-09 | 1987-01-07 | Институт Прикладных Проблем Механики И Математики Ан Усср | Способ определени модул упругости покрыти |
SU1435997A1 (ru) * | 1987-03-16 | 1988-11-07 | Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе | Способ определени модул упругости материала покрыти |
US20100024534A1 (en) * | 2008-07-29 | 2010-02-04 | Han Li | Method to measure the elastic modulus and hardness of thin film on substrate by nanoindentation |
-
2012
- 2012-11-14 RU RU2012148239/28A patent/RU2532758C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1281868A1 (ru) * | 1985-01-09 | 1987-01-07 | Институт Прикладных Проблем Механики И Математики Ан Усср | Способ определени модул упругости покрыти |
SU1435997A1 (ru) * | 1987-03-16 | 1988-11-07 | Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе | Способ определени модул упругости материала покрыти |
US20100024534A1 (en) * | 2008-07-29 | 2010-02-04 | Han Li | Method to measure the elastic modulus and hardness of thin film on substrate by nanoindentation |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2619133C1 (ru) * | 2015-10-26 | 2017-05-12 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Способ определения толщины однородного покрытия |
RU2618500C1 (ru) * | 2016-04-28 | 2017-05-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | Способ определения модуля упругости материала покрытия на изделии |
RU2646442C1 (ru) * | 2016-10-04 | 2018-03-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | Способ определения физико-механических характеристик модифицированного поверхностного слоя материала изделия и устройство для его осуществления |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012148239A (ru) | 2014-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Daldrop et al. | Extending the range for force calibration in magnetic tweezers | |
Charitidis | Nanoscale deformation and nanomechanical properties of polydimethylsiloxane (PDMS) | |
Pussak et al. | Mechanical carbohydrate sensors based on soft hydrogel particles. | |
US20170234894A1 (en) | Noninvasive Body Fluid Stress Sensing | |
RU2532758C2 (ru) | Способ определения модуля упругости однородного покрытия | |
Barhoumi et al. | Experimental study of thermodynamic surface characteristics and pH sensitivity of silicon dioxide and silicon nitride | |
US20090320575A1 (en) | Surface evaluation employing orthogonal force measurement | |
US20120142017A1 (en) | Biosensor device and manufacturing method thereof | |
Perepelkin et al. | Evaluation of elastic and adhesive properties of solids by depth-sensing indentation | |
US9921226B2 (en) | Sensor system utilizing piezoelectric microcantilever coupled with resonating circuit | |
BR112018016149A2 (pt) | coagulômetro de sangue e método | |
Borodich et al. | An inverse problem for adhesive contact and non-direct evaluation of material properties for nanomechanics applications | |
RU2625264C2 (ru) | Способ описания характеристик объекта, содержащего по меньшей мере локально плоскость симметрии | |
RU2619133C1 (ru) | Способ определения толщины однородного покрытия | |
WO2007109777A3 (en) | Stiffness tomography by atomic force microscopy | |
JP4733159B2 (ja) | 降伏応力測定法 | |
Wallace et al. | Evaluation of porous silicon oxide on silicon microcantilevers for sensitive detection of gaseous HF | |
Norrman et al. | Lateral and vertical quantification of spin-coated polymer films on silicon by TOF-SIMS, XPS, and AFM | |
JP4733158B2 (ja) | 弾性係数測定法 | |
JP4820742B2 (ja) | Qcm測定装置 | |
US9897522B2 (en) | Method for determining mechanical properties of a material | |
RU2570362C1 (ru) | Устройство для определения остаточных напряжений | |
JP2009139188A (ja) | 超音波表面粗さ測定方法と装置 | |
RU2712043C1 (ru) | Способ прогнозирования механических свойств стоматологических материалов на полимерной основе по данным сканирующей электронной микроскопии | |
RU2605817C2 (ru) | Устройство для измерения угловых деформаций материала цилиндрического образца при его кручении |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181115 |