Tomografía mediante FIB de nanoindentaciones en vidrio

Abstract

La nano-indentación es una técnica que permite el ensayo mecánico de pequeños volúmenes de material. Para la medida de tenacidad de fractura se utiliza una punta cubo que permite el desarrollo de grietas en los vértices de la indentación. La longitud de estas grietas está relacionada con la tenacidad de fractura asumiendo un modelo de grieta semicircular. Sin embargo, una observación detallada revela que las fracturas generadas no se ajustan perfectamente al modelo de grieta semicircular y que pueden aparecer grietas secundarias. Para indentaciones más grandes (Vickers), las grietas generadas pueden observarse directamente por microscopía óptica, incluso por debajo del material si este es transparente. Sin embargo en el caso de la nano-indentación las grietas son de unas pocas micras haciendo la visualización por microscopía óptica difícil. El objetivo de este proyecto es analizar las grietas producidas por indentadores cubo en vidrio, ya que el vidrio es un material modelo para los estudios de indentación por fractura. Para ello se realizarán nano-indentaciones a diferentes cargas y se visualizarán las diferentes grietas producidas así como las curvas carga-deformación generadas. Las cargas más representativas se seleccionarán para visualizarlas mediante reconstrucción tomográfica realizada por cortes secuenciales por haz de iones con el objeto de reconstruir su estructura 3D. Esta reconstrucción permitirá observar los sistemas de grietas presentes debajo de la superficie y cuantificar la superficie de fractura generada. Al final se construye tomografías de una identacion Berkovich de 200g y de indentaciones punta cubo de 5 cargas diferentes (desde 0,5g hasta 10g). Se consigue obtener un sistema de grietas radiales semi-circulares y también grietas laterales colocado alrededor de una zona de deformación plástica que se reduce a medida que la carga se incrementa. El sistema de grietas de una nano-indentación Berkovich es un poco más complicado porque presenta combinaciones de algunos tipos de grietas.