ISSN:
0933-5137
Keywords:
Chemistry
;
Polymer and Materials Science
Source:
Wiley InterScience Backfile Collection 1832-2000
Topics:
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
Description / Table of Contents:
A New Method of Determining Strength and Fracture Toughness of Thin FilmsA method is presented for measuring strength and fracture toughness of thin films. The basic idea of this method is to use a compact steel specimen as a substrate, which is deeply precracked by means of fatigue loading prior to the coating process. Under bend loading of this composite crack opening occurs accompanied by straining the free-standing thin film which bridges the crack. Film rupture firstly occurs at the front face of the specimen followed by crack growth on both sides. The film properties can be derived by eliminating the substrate effect through determining the difference between the two load-displacement curves corresponding to the intact and the damaged film, respectively. The strength of the film can be calculated from the load difference at film rupture at the front face of the composite. The fracture toughness is evaluated from load and compliance change during successive crack growth on both sides of the specimen. First results on PACVD TiN-films are presented and compared with available bulk data, thus demonstrating the applicability of the proposed method.
Notes:
Es wird eine Methode vorgestellt, mit der es möglich ist, Festigkeits- und Zähigkeitsparameter von dünnen Schichten auf relativ einfache Weise zu bestimmen. Dazu werden Stahlsubstratproben vor den Beschichtung mit einem langen Ermüdungsanriß versehen. Bei einer Biegebelastung derart präparierter Proben wird die Schicht im Bereich des sich öffnenden Anrisses gedehnt und schließlich zerrissen. In diesem sehr schmalen Bereich kann die Schicht als freistehend betrachtet werden. Die Schicht reißt zuerst an der Probenstirnseite, danach an den beiden Probenseiten. Aus der Differenz zweier Kraft-Weg-Messungen während und nach dem Schichtriß läßt sich der Schichteinfluß vom Substrateinfluß separieren. Aus der auf die Schicht wirkenden Kraft beim Schichtriß an der Stirnseite kann die Festigkeit der Schicht (Streckgrenze und Zugfestigkeit) bestimmt werden. Aus der kritischen Schichtkraft und der zugehörigen Nachgiebigkeitsänderung infolge Schichtriß an beiden Probenseiten ergibt sich die Bruchzähigkeit der Schicht. Erste Messungen und Ergebnisse an einer PACVD-TiN-Hartstoffschicht, die die prinzipielle Anwendbarkeit der Methode demonstrieren, werden vorgestellt.
Additional Material:
8 Ill.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1002/mawe.19970280311
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