Simulación por dinámica molecular de nanoindentación de películas Cr, Ni y bicapas de Ni/Cr usando un potencial de esfera dura
DOI:
https://doi.org/10.17533/udea.redin.17163Palabras clave:
nanoindentación, película de Cr, película de Ni, bicapa, dinámica molecularResumen
Se empleó la simulación por dinámica molecular de nanoindentación usando el potencial de esfera dura en películas delgadas de Cr, Ni y bicapa de Ni/Cr con interacción mono-cristal BCC y FCC y contacto entre el Cr y Ni. Por otro lado, se consideraron condiciones de frontera fijas y el potencial radial repulsivo fue usado para modelar la indentación entre la punta y la superficie de la muestra. Propiedades mecánicas del material a 300 K fueron obtenidas para las películas delgadas de Cr, Ni y bicapa de Ni/Cr. Los parámetros elásticos y de dureza fueron obtenidos de las curvas de carga y descarga generadas de la simulación. Estos resultados muestran una mejor respuesta mecánica en la bicapa comparado con las monocapas de películas delgadas de Ni y Cr.
Descargas
Citas
G. Radhakrishnan, R. Robertson, P. Adams, R. Cole. “Integrated TiC coatings for moving MEMS”. Thin Solid Films. Vol. 420. 2002. pp. 553-564. DOI: https://doi.org/10.1016/S0040-6090(02)00844-1
W. Ashurst, C. Carraro, R. Maboudian, W. Frey. “Wafer level anti-stiction coatings for MEMS”. Sensors and Actuators A. Vol. 104. 2003. pp. 213-221. DOI: https://doi.org/10.1016/S0924-4247(03)00023-2
T. Fang, W. Chang, C. Weng, “Nano-indentation and nanomachining characteristics of gold and platinum thin films”. Mater. Sci. Eng. A. Vol. 430. 2006. pp. 332- 340. DOI: https://doi.org/10.1016/j.msea.2006.05.106
T. Iizuka, A. Onoda, T. Hoshide. “MD Simulation of Hardness Property of Al Thin Film Sputtered on Si Substrate and Its Related to Porosity”. JSME. Vol. 44. 2001. pp. 346-353. DOI: https://doi.org/10.1299/jsmea.44.346
Y. Shi, M. Falk. “Structural transformation and localization during simulated Nano-indentation of a non-crystalline metal film”. Appl. Phys. Lett. Vol. 86. 2005. pp. 011914 - 011914-3. DOI: https://doi.org/10.1063/1.1844593
C. Liu, T. Fang, J. Lin. “Atomistic simulations of hard and soft films under Nano-indentation”. Mater. Sci. Eng. A. Vol. 452-453. 2007. pp. 135-141. DOI: https://doi.org/10.1016/j.msea.2006.10.093
P. Peng, G. Liao, T Shi, Z.Tang, Y. Gao. “Molecular dynamic simulations of Nano-indentation in aluminum thin film on silicon substrate”. Appl. Surf. Sci. Vol. 256. 2010. pp. 6284-6290. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.04.005
T. Fang, W. Hung. “Molecular dynamics simulations on Nano-indentation mechanisms of multilayered films”. Comput. Mater. Sci. Vol. 43. 2008. pp. 785-790. DOI: https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2008.01.066
Y. Hu, S. Sinnott. “Constant temperature molecular dynamics simulations of energetic particle–solid collisions: comparison of temperature control methods.” Journal of Computational Physics. Vol. 200. 2004. pp. 251-266. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcp.2004.03.019
C. Goringe, D. Bowler, E. Hernandes. “Tight-binding modelling of materials”. Rep. Prog. Phys.Vol. 60. 1997. pp. 1447. DOI: https://doi.org/10.1088/0034-4885/60/12/001
D. Christopher. Molecular Dynamics Modelling of Nano-indentation. Doctoral Thesis. Loughborough University. Loughborough, UK. 2002.
G. Ziegenhain, A. Hartmaier, H. Urbassek. “Pair vs many-body potentials: Influence on elastic and plastic behavior in Nano-indentation of fcc metals Gerolf Ziegenhain”. J. Mech. Phys. Solids. Vol. 57. 2009. pp. 1514-1526. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmps.2009.05.011
D. Frenkel, B. Smit. Understanding Molecular Simulation From Algorithms to Applications. 2nd ed. Ed. Academic Press. San Diego, USA. 2002. pp. 82- 84.
R. Komanduria, N. Chandrasekarana, L. Ra. “Molecular dynamics (MD) simulation of uniaxial tension of some single-crystal cubic metals at Nano-level.” Inter. J. Mech. Sci. Vol. 43. 2001. pp. 2237-2260. DOI: https://doi.org/10.1016/S0020-7403(01)00043-1
A. Bolshakov, G. Pharr. “Influences of pile up on the measurement of mechanical properties by load and depth sensing indentation techniques.” J. Mater. Res. Vol. 13. 1998. pp. 1049-1058. DOI: https://doi.org/10.1557/JMR.1998.0146
R. Mirshams, R. Pothapragada. “Correlation of Nano-indentation measurements of nickel made using geometrically different indenter tips.” Acta Materialia. Vol. 54. 2006. pp. 1123-1134. DOI: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2005.10.048
H. Baránková, L. Bárdos. “Comparison of pulsed dc and rf hollow cathode depositions of Cr and CrN films”. Surf. Coat. Technol. Vol. 205. 2011. pp. 4169- 4176. DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2011.03.013
C. Wang, S. Jian, J. Jan, Y. Lai, P. Yang. “Multiscale simulation of Nano-indentation on Ni (1 0 0) thin film”. Appl. Surf. Sci. Vol. 255. 2010. pp. 3240-3250. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2008.09.034
T. Fang, C. Weng, J. Chang. “Molecular dynamics analysis of temperature effects on Nano-indentation measurement.” Mater. Sci. Eng. Vol. 357. 2003. pp. 7-12. DOI: https://doi.org/10.1016/S0921-5093(03)00219-3
S. Medyanik, S. Shao. “Strengthening effects of coherent interfaces in nanoscale metallic bilayers.” Comp. Mater. Sci. Vol. 45. 2009. pp. 1129-1133. DOI: https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2009.01.013
R. Hoagland , R. Kurtz, C. Henager Jr. “Slip resistance of interfaces and the strength of metallic multilayer composites.” Scripta Mater. Vol. 50. 2004. pp. 775- 779. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2003.11.059
Y. Cao, J. Zhang, Y. Liang, F. Yu, T. Sun. “Mechanical and tri-biological properties of Ni/Al multilayers—A molecular dynamics study.” Appl. Surf. Sci. Vol. 257. 2010. pp. 847-851. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.07.079
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2018 Revista Facultad de Ingeniería
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0.
Los artículos disponibles en la Revista Facultad de Ingeniería, Universidad de Antioquia están bajo la licencia Creative Commons Attribution BY-NC-SA 4.0.
Eres libre de:
Compartir — copiar y redistribuir el material en cualquier medio o formato
Adaptar : remezclar, transformar y construir sobre el material.
Bajo los siguientes términos:
Reconocimiento : debe otorgar el crédito correspondiente , proporcionar un enlace a la licencia e indicar si se realizaron cambios . Puede hacerlo de cualquier manera razonable, pero no de ninguna manera que sugiera que el licenciante lo respalda a usted o su uso.
No comercial : no puede utilizar el material con fines comerciales .
Compartir igual : si remezcla, transforma o construye a partir del material, debe distribuir sus contribuciones bajo la misma licencia que el original.
El material publicado por la revista puede ser distribuido, copiado y exhibido por terceros si se dan los respectivos créditos a la revista, sin ningún costo. No se puede obtener ningún beneficio comercial y las obras derivadas tienen que estar bajo los mismos términos de licencia que el trabajo original.
Twitter