Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
La nano-indentation est une technique permettant la mesure des propriétés mécaniques des couches minces et des matériaux traités en surface. Cet article s’intéresse à la mesure de dureté par nano-indentation. L’appareillage très précis a nécessité d'ête détaillé : mesure et application de la force normale, mesure du déplacement normal et géométrie des indenteurs. Les précautions d’utilisation à prendre en compte sont ensuite recensées. Ensuite, une analyse de la courbe force-pénétration est livrée au lecteur.
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Nanoindentation is a technique allowing for the measurement of the mechanical properties of thin layers and surface-treated materials. This article is dedicated to nanoindentation hardness measurement. The extremely precise apparatus requires to be datailed: normal force measurement and its applications, normal displacement measurement and indenter geometry. The precautions of use to be taken into account are then reviewed. To conclude, an analysis of the force-penetration curve is provided.
Auteur(s)
INTRODUCTION
La nano-indentation est une technique simple pour mesurer les propriétés mécaniques de couches minces et de matériaux traités en surface. Elle nécessite néanmoins un appareillage très précis et quelques précautions d'utilisation.
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Bibliographie4. Précautions
La nano-indentation est à l'usage une technique simple pour déterminer les propriétés mécaniques de revêtements. Néanmoins, quelques précautions d'utilisation doivent être considérées.
La dérive thermique des appareils doit être déterminée et contrôlée avec précision car c'est un paramètre qui influence considérablement la mesure. Pour cela, l'appareil doit être placé dans un endroit où les variations de température sont limitées. Selon le type de capteur de déplacement et de force, la dérive thermique peut être mesurée immédiatement avant la mesure ou faire l'objet d'une consigne avant que ne démarre la mesure.
Compte tenu des forces et des déplacements appliqués, le niveau sonore de la pièce doit être limité et l'appareil doit être installé sur un système qui amortit les basses fréquences.
Les échantillons utilisés doivent être peu rugueux au regard des profondeurs de pénétration souhaitées. L'empreinte créée ne doit présenter aucune fissuration. La présence de ces dernières est visible sur la courbe de charge-pénétration ou directement par visualisation de l'empreinte grâce aux techniques appropriées (microscopies à force atomique ou électronique à balayage).
L'utilisateur devra être attentif à la forme de l'empreinte et à la présence d'éventuels bourrelets ou d'affaissements qui pourraient fausser la détermination de l'aire de contact projetée.
Si le matériau présente des propriétés viscoélastiques non négligeables, l'utilisateur devra se tourner vers une indentation dynamique, c'est-à-dire avec une force modulée en fréquence.
Nos remerciements chaleureux vont à M. Sid Labdi, maître de conférences à l'université d'Évry-Val-d'Essonne et chercheur au laboratoire d'étude des milieux nanométriques, pour son soutien, son expertise et son avis éclairé tout au long de la rédaction de ce document.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - HERTZ (H.) - On the contact of elastic solids. - J. Reine Angew. Math., 92, 156 (1881).
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(2) - AUDISIO (S.), CAILLET (M.), GALERIE (A.), MAZILLE (H.) - Revêtements et traitements de surface. Fonctionnalités, durabilité, procédés. - Presses Polytechniques et Universitaires Romandes (1999).
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(3) - OLIVER (W.C.), PHARR (G.M.) - * - J. Mater. Res., 7, no 6, 1564 (1992).
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(4) - SNEDDON (I.N.) - * - International Journal of Engineering Science, 3, 47 (1965).
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(5) - Everything you want to know about nano-indentation. - http://www.nanoindentation.cornell.edu/
-
(6) - FISHER-CRIPPS (A.C.) - Nano-indentation. - Mechanical Engineering Series, Springer (2002).
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