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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2004.tde-08122023-154139
Document
Author
Full name
Eduardo Alberto Perez Ruiz
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2004
Supervisor
Committee
Souza, Roberto Martins de (President)
Pintaúde, Giuseppe
Tschiptschin, Andre Paulo
Title in Portuguese
Estudo das tensões de contato durante sucessivas indentações de sistemas contendo filmes resistentes ao desgaste e substratos com diferentes propriedades mecânicas.
Keywords in Portuguese
Desgaste dos materiais
Filmes finos (Propriedades mecânicas)
Abstract in Portuguese
A deposição de filmes finos resistentes ao desgaste é uma prática realizada com bastante freqüência para melhorar o comportamento tribológico (atrito, desgaste, lubrificação) de diferentes peças e componentes. Um método bastante simples para avaliação do comportamento mecânico destes sistemas é o ensaio de indentação. Neste trabalho, foram estudadas as tensões de contato e a deformação plástica desenvolvidas na indentação de sistemas contendo um filme fino resistente ao desgaste e um substrato com comportamento elasto-plástico (Alumínio 6061). O trabalho foi baseado em simulações utilizando o método dos elementos finitos (MEF), nas quais variou-se as propriedades mecânicas do substrato, o diâmetro do indentador e a carga aplicada. As simulações igualmente analisaram o efeito de até cinco indentações sucessivas nas tensões de contato. Com o intuito de comprovar os resultados numéricos, experimentos de indentação foram realizados em corpos-de-prova com substrato de alumínio 6061 e filme de nitreto de cromo CrN. Os resultados numéricos e experimentais foram analisados com base no acúmulo de material ("pile-up") nas bordas da indentação, cuja altura demonstrou ter uma grande importância no comportamento das tensões de contato. Não obstante, não foi possível estabelecer uma clara relação entre a quantidade de deformação plástica equivalente experimentada pelo substrato e a altura do pile-up
Title in English
Untitled in english
Keywords in English
Thin films (Mechanical properties)
Wear of materials
Abstract in English
BDTDThe deposition of wear resitant thin films is frequently used to improve the tribological behavior (friction, wear and lubrication) of different components and parts. A simple method for the evaluation of this behavior is the indentation test. This work presents a study on the contact stresses and plastic deformation developed during the indentation of systems with a wear resistant thin film and an elastic-plastic substrate (Aluminum 6061). The work was based on simulations using the finite element method (FEM), in which the main variables were the mechanical properties of substrate, the indenter diameter and the applied normal load. The simulations also analized the effect of five repeated indentations on the contact stresses. With the aim of confirming the simulation results, experimental indentation tests were conducted on a system with a 6061 aluminum substrate and a chromium nitride (CrN) thin film. The simulation and experimental results were analized considerating the pile-up generated at the indentation edge, which showed to have a significant effect on the contact stress behavior, responsible for the propagation of film cracks during the indentation of these systems. On the other hand, a direct correlation between the substrate equivalent plastic strain and the pile-up height was not possible.
 
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Publishing Date
2023-12-08
 
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