Padronização da micro e nanodureza por penetração instrumentada

• Main Author: Renato Reis Machado
• Other Authors: Geralda Cristina Durães de Godoy
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Minas Gerais 2005
• Online Access: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8DUJVX

=== The measurements of conventional indentation hardness (Brinell, Rockwell, Vickers and Knoop) are known and their methods were normalized more than 50 years ago. Their results are numbers that represent the size of the residual impressions into the sample surface after the indentation. Face to the scientific and technological demands, different methods were developing for the characterization of hardness and other mechanical material properties in micro and nanometer levels. A new method proposed for hardness and material parameters should provide advances in the comparison with the conventional methods to achieve success. The method known as "Measurement of Hardness and Materials Parameters for Instrumented Indentation Test is based on the use of diamond or hard metal indenters to indent the sample surface, with forces and indentation depths measured and presented simultaneously through a graphic. With this technique, is possible to characterize the plastic and elastic behavior of a material with the minimum operator influence. The method appeared as a tool for the mechanical characterization of materials and it has to be shown as an important technique in the development of thin films, nanostructural and ceramic material, etc, for its speed and capacity to determine these properties independently from hardness. This method is frequently the only one which it makes possible the research of properties in tiny areas of materials (< 200 nm). However, up to this moment, an established process doesn't exist for the warranty of the metrological chain of these measurements. For that, it is crucial that the harmonization should carry out by these measurements in the international scale levels. That starting from the determination of standard reference materials, the elaboration of procedures and the development of appropriate techniques for the correct realization of these measurements and its respective application. Four oxide glasses with different ranges of hardness and indentation elastic modulus, were selected throughout theirs use on the calibration of the indenter area function and the frame machine compliance and theirs use on the performance verification of the equipments to be used in the interlaboratorial comparisons of instrumented indentation test for micro and nanoindentation, seeking theirs qualification as a reference materials. === As medições de durezas convencionais por penetração (Brinell, Rockwell, Vickers e Knoop) são conhecidas e seus métodos foram normalizados há mais de 50 anos. Os resultados são números que representam o tamanho das impressões residuais na superfície de uma amostra após a penetração. Face às demandas científicas e tecnológicas, diferentes métodos foram desenvolvidos para caracterização tanto de dureza quanto de outras propriedades mecânicas de materiais em níveis micro e nanométricos. Um novo método proposto para medição de dureza e outros parâmetros de materiais deve proporcionar avanços em comparação com os métodos convencionais de dureza para obter sucesso. O método conhecido como 'Medição de Dureza e Parâmetros de Materiais por Penetração Instrumentada' é baseado na utilização de penetradores de diamante ou de metal duro na superfície de uma amostra, com forças e profundidades de penetração medidas e apresentadas imultaneamente em um gráfico na tela de um computador. Com ele, é possível caracterizar o comportamento plástico e elástico de um material com influência mínima do operador. O método surgiu como uma ferramenta para caracterização mecânica de materiais e tem se tornado técnica importante no desenvolvimento de materiais nanoestruturados, filmes finos e materiais cerâmicos, pela sua rapidez e sua capacidade de determinar tais propriedades, independente da dureza do material. Esse método é freqüentemente o único que possibilita a pesquisa de propriedades em regiões diminutas de materiais (< 200 nm). Entretanto, até o momento, não existem processos estabelecidos para a garantia da rastreabilidade metrológica dessas medidas. Para isso, é vital que seja realizada a harmonização dessas medidas em nível das escalas internacionais. Isso se dá a partir da determinação de padrões de referência, da elaboração de procedimentos, e do desenvolvimento de técnicas adequadas para a correta realização dessas medidas e suas respectivas aplicações. Quatro vidros óxidos com diferentes faixas de dureza e módulo elástico foram selecionados, a partir da utilização desses materiais na calibração da função de área de penetradores, da deflexão elástica de equipamentos e da verificação do desempenho dos equipamentos, para serem utilizados em comparações Interlaboratoriais para medidas de penetração instrumentada nas faixas micro e nanométricas, visando a qualificação como materiais de referência. Palavras chave: Micro e Nanodureza, Módulo Elástico por penetração, Penetração Instrumentada, Material de Referência, Padronização.