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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2004.tde-08122023-154139
Documento
Autor
Nome completo
Eduardo Alberto Perez Ruiz
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2004
Orientador
Banca examinadora
Souza, Roberto Martins de (Presidente)
Pintaúde, Giuseppe
Tschiptschin, Andre Paulo
Título em português
Estudo das tensões de contato durante sucessivas indentações de sistemas contendo filmes resistentes ao desgaste e substratos com diferentes propriedades mecânicas.
Palavras-chave em português
Desgaste dos materiais
Filmes finos (Propriedades mecânicas)
Resumo em português
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
Título em inglês
Untitled in english
Palavras-chave em inglês
Thin films (Mechanical properties)
Wear of materials
Resumo em inglês
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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Data de Publicação
2023-12-08
 
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