TY - JOUR A1 - Wolf, Bodo A1 - Richter, Asta T1 - The concept of differential hardness in depth sensing indentation JF - New Journal of Physics N2 - Since in-depth sensing indentation load–depth data of the entire loading–unloading cycle are available, more information than a single hardness value and an elastic modulus can be extracted from the experimental data. The conventional hardness H (h) = F (h)/Ac(h) and the differential hardness Hd(h)=dF/dAc are calculated as continuous functions of depth h and compared to each other in this paper (F: load, Ac: contact area). It turns out that Hd describes the momentary material resistance to deformation, whereas H integrates over deformation states from first tip–sample contact to current penetration h. This difference is particularly important for materials not homogeneous in depth (e.g. layer systems), and for situations where time-dependent external factors influence the momentary deformation resistance. Photoplasticity is considered as an example for the latter. Y1 - 2003 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:526-opus4-5657 SN - 1367-2630 VL - 5 IS - 15 SP - 15.1 EP - 15.17 ER - TY - GEN A1 - Wolf, Bodo A1 - Ries, Ronald A1 - Nowicki, Marek A1 - Richter, Asta T1 - Tiefenregistrierende Nanohärtemessung – Verfahren, Beispiele und Anwendungsmöglichkeiten T2 - Wissenschaftliche Beiträge 2002 N2 - Die tiefenregistrierende Nanohärtemessung hat sich in den letzten 10 Jahren zu einer Standardmethode der nanomechanischen Prüfung entwickelt. Einerseits erschließt sie Strukturgrößen von 10 nm bis 1 μm Abmessung, andererseits liefert sie aber auch deutlich mehr Informationen als die klassische Härteprüfung. In der Arbeit wird die Methode der tiefenregistrierenden Härteprüfung aus der Sicht der technischen Realisierung, der Auswertung der Kraft-Tiefen-Kurven sowie der Interpretation der Ergebnisse dargestellt. Am Beispiel der Photoplastizität wird eine in situ-Modifizierung der mechanischen Eigenschaften vorgestellt, d. h. die Härte verändert sich reversibel durch Lichteinwirkung während der Messung. Ionenimplantation und UV-Exposition sind irreversible Methoden der Variation mechanischer Eigenschaften. Hier liefert der Vergleich von Kraft-Tiefe-Kurven vor und nach der Behandlung wertvolle Informationen über das Materialverhalten. Y1 - 2002 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:526-opus4-6977 SN - 0949-8214 VL - 7 SP - 96 EP - 104 ER - TY - JOUR A1 - Smith, Roger A1 - Christopher, D. A1 - Kenny, Steven D. A1 - Richter, Asta A1 - Wolf, Bodo T1 - Defect generation and pileup of atoms during nanoindentation of Fe single crystals JF - Physical Review B N2 - Complementary large scale molecular-dynamics simulations and experiments have been carried out to determine the atomistic mechanisms of the nanoindentation process in single crystal Fe {110}, {100}, and {111}. The defect formation and motion causes the complex mechanisms of plastic and elastic deformation which is reflected in the pileup patterns. The experimental results show distinct patterns of pileup material which are dependent on the individual crystal faces and the superposition of the stress field of the indenter. The highest pileup around the indenter hole occurs on the {100} surface and the shallowest on {111}. The least symmetric surface is {110} which produces an experimental pileup pattern displaying only twofold symmetry with the axially symmetric indenter. The pyramidal indenter produces an asymmetric pattern which changes as the crystal is rotated with respect to the tip but repeats with threefold rotational symmetry. Material displacement occurs primarily in planes of the {110} family. Pileup is formed by cross slip between planes of the same family which intersect in ⟨111⟩ directions. For the {110} surface, dislocation loops propagate in the four in-plane ⟨111⟩ directions and the two inclined ⟨111⟩ directions. The loops that propagate in the in-plane directions are terminated by edge dislocations at the surface. These transport material away from the tip but cannot produce pileup. The loops that propagate in the inclined direction cross slip and cause the observed pileup. The {100} surface has fourfold rotational symmetry and all the ⟨111⟩ directions are inclined. The dislocation loops propagate in these directions and cross slip readily occurs, leading to a large pileup. The {111} face shows the least pileup which is more spread out over the surface. In this case the dislocation loops propagate in shallow slip planes and do not readily cross slip. Experimentally determined force-depth curves show distinct “pop-ins” which correspond to the formation of dislocations. The contact pressure (nanohardness) is not a constant and increases with decreasing indentation depth. It also changes with crystal face. Calculated force-depth curves match the experimental trend but give estimates of the nanohardness and Young’s modulus higher than those values experimentally determined. Y1 - 2003 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:526-opus4-14855 VL - 67 IS - 24 ER - TY - GEN A1 - Mück, Marcel A1 - Soshnikov, Alexander A1 - Wolf, Bodo A1 - Richter, Asta T1 - Vom Indent zum Scratch – Nanomechanische Tests T2 - Wissenschaftliche Beiträge 2003 N2 - Da Bauteile immer kleiner und Beschichtungen immer dünner werden, erlangt die direkte und genaue Bestimmung mechanischer Eigenschaften im Nanobereich immer größere Bedeutung. Versteht man die Effekte im Nanobereich, wird es einfacher, auch Effekte im Makrobereich vorherzusagen. Damit bekommen die entsprechenden Messmethoden eine entscheidende Bedeutung bei der Entwicklung der Materialien und Herstellungsmethoden im Hinblick auf optimierte Produkteigenschaften. Aus diesem Grund entwickelte sich jenseits der klassischen mechanischen Prüfverfahren, welche in der Makrodimension angesiedelt sind, in den letzten fünf Jahren ein neuer Zweig der Werkstoffprüfung, der sich mit den Materialeigenschaften im Nanobereich beschäftigt. Dies ist von grundlegender Bedeutung für die Nanotechnologie. In diesem Bericht sollen zwei Geräte in Bezug zueinander gesetzt werden, die die Messung verschiedener nanomechanischer Eigenschaften erlauben. Dabei handelt es sich um das TriboScope (Hysitron Inc.) als Aufsatz für ein Rasterkraftmikroskop (SFM) und das Nanoscan (Technological Institute for Superhard and Novel Carbon Materials; Troitsk/Russland), dargestellt in den Abbildungen 1 und 2. Diese ermöglichen die Messung von Härte und E-Modul einer Oberfläche. Y1 - 2003 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:526-opus4-3869 SN - 0949-8214 VL - 8 SP - 59 EP - 64 ER -