Investigando el contacto a nanoescala utilizando indentación basada en AFM y simulaciones de dinámica molecular
Autores: Roy, Shyamal; Wille, Sönke; Mordehai, Dan; Volkert, Cynthia A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Plasticidad nanocontact
Películas delgadas de Au
Microscopio de fuerza atómica
Dislocaciones
Deformación
Microscopio electrónico de transmisión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 3
Citaciones: Sin citaciones
En este trabajo estudiamos la plasticidad en nanocontactos en películas delgadas de Au utilizando un método de indentación basado en un microscopio de fuerza atómica, con el objetivo de relacionar los cambios en la morfología de la superficie con las dislocaciones creadas por la deformación. Esto proporciona una prueba rigurosa de nuestra comprensión de los mecanismos de deformación y dislocación en volúmenes pequeños. Se realizaron una serie de experimentos de indentación con una carga máxima creciente. Se identificaron regímenes elásticos y plásticos distintos en las curvas de fuerza-desplazamiento, y se midieron las impresiones residuales correspondientes. Las densidades de dislocaciones medidas mediante microscopía electrónica de transmisión parecen ser menores que las densidades esperadas a partir de las impresiones residuales medidas. Con la ayuda de simulaciones de dinámica molecular, mostramos que la nucleación y el deslizamiento de dislocaciones por sí solos no logran explicar la baja densidad de dislocaciones. Aumentar la temperatura de las simulaciones acelera la tasa de procesos activados térmicamente y promueve el movimiento y la aniquilación de dislocaciones bajo la indentación, mientras transfiere material a la superficie superior; la densidad de dislocaciones disminuye en la zona plástica y el material se acumula alrededor de la indentación. Finalmente, discutimos por qué se espera un número significativo de eventos de deslizamiento cruzado debajo de la indentación en condiciones experimentales y las implicaciones de esto para el endurecimiento por trabajo durante el desgaste.
Descripción
En este trabajo estudiamos la plasticidad en nanocontactos en películas delgadas de Au utilizando un método de indentación basado en un microscopio de fuerza atómica, con el objetivo de relacionar los cambios en la morfología de la superficie con las dislocaciones creadas por la deformación. Esto proporciona una prueba rigurosa de nuestra comprensión de los mecanismos de deformación y dislocación en volúmenes pequeños. Se realizaron una serie de experimentos de indentación con una carga máxima creciente. Se identificaron regímenes elásticos y plásticos distintos en las curvas de fuerza-desplazamiento, y se midieron las impresiones residuales correspondientes. Las densidades de dislocaciones medidas mediante microscopía electrónica de transmisión parecen ser menores que las densidades esperadas a partir de las impresiones residuales medidas. Con la ayuda de simulaciones de dinámica molecular, mostramos que la nucleación y el deslizamiento de dislocaciones por sí solos no logran explicar la baja densidad de dislocaciones. Aumentar la temperatura de las simulaciones acelera la tasa de procesos activados térmicamente y promueve el movimiento y la aniquilación de dislocaciones bajo la indentación, mientras transfiere material a la superficie superior; la densidad de dislocaciones disminuye en la zona plástica y el material se acumula alrededor de la indentación. Finalmente, discutimos por qué se espera un número significativo de eventos de deslizamiento cruzado debajo de la indentación en condiciones experimentales y las implicaciones de esto para el endurecimiento por trabajo durante el desgaste.