Técnicas de indentación aplicadas al estudio de propiedades mecánicas de recubrimientos cerámicos de nitruro de titanio

Este trabajo trata con el estudio de la respuesta mecánica de Nitruro de Titanio (TiN) a situaciones de contacto estático con indentadores Vickers y Rockwell C Se depositaron capas de TiN sobre aceros M2 y 304L a través del proceso de Arco-PAPVD. Para este propósito se utilizaron dos equipos: un reactor comercial de marca Balzers y uno experimental. Las probetas fueron sometidas a ensayos de indentación estática con cargas entre 5 mN y 1500 N, aplicadas por medio de un nanoindentador Fisher H 100V y equipos de indentación convencional equipados con indentadores Vickers y Rockwell C. Las indentaciones permitieron obtener la dureza y módulo de elasticidad de las capas y sustrato y su variación con el desplazamiento relativo del indentador (RID). La microestructura de estos sistemas, espesor de las capas, patrones de agrietamiento fueron obtenidos a través de microscopía electrónica de barrido (MEB), microscopía e fuerza atómica (MFA), difracción de rayos X (DRX) y ensayos Calo-test. En el caso de los sistemas recubiertos en el reactor experimenta, se tuvieron problemas con la medición de la dureza y módulo de elasticidad debido a la redondez de la punta del indentador y la hereogeneidad en la microestructura y espesor de las capas. Los valores de dureza y modulo de elasticidad medidos en las capas depositadas en el reactor Balzers, fueron de aproximadamente 25 GPa y 400 GPa. Las curvas (RID) mostraron una variación de estas propiedades y mostraron ser una herramienta importante para el desempeño de estas capas. Además las curvas (P-h^2), (P-h^1.5) y (P-h) permitieron correlacionar los patrones de agrietamiento generados durante los ensayos, con la capacidad de estos sistemas para sostener cargas y la posibilidad de agrietamiento. Los ensayos de indentación Rockwell C permitieron medir la adherencia de las capas al sustrato. Todos estos resultados indican que los sistemas M2-TiN se comportan mejor que los 304L-TiN, y estos a su vez que los depositados en el reactor experimental. También se demostró que algunos modelos estudiados para la medición de Kc, and Kc^INT de las capas e intercara respectivamente, no son adecuados para este propósito en los sistemas fabricados. Esto debido a la diferencia entre los patrones de agrietamiento en que los modelos se basan y los obtenidos.

• Autores: Meza Meza, Juan Manuel
• Fecha de publicación: 2004
• Institución: Universidad Nacional de Colombia
• Repositorio: Universidad Nacional de Colombia
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.unal.edu.co:unal/21762
• Acceso en línea: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/21762; http://bdigital.unal.edu.co/12742/
• Palabra clave: 62 Ingeniería y operaciones afines / Engineering; Propiedades mecánicas; Capas cerámicas; Indentación; Nanoindentación; Dureza; Nitruro de Titanio; Ceramic films; Indentation; Nanoindentation; Hardness; Mechanical properties
• Rights: openAccess
• License: Atribución-NoComercial 4.0 Internacional