Elastic/plastic deformation behavior in a continuous ball indentation test

Ferranti, Louis; Armstrong, Ronald W.; Thadhani, Naresh N.

doi:10.1016/j.msea.2003.12.003

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“…Dub, Brazhkin, Novikov, Tolmachova et al have reported similar measurements on sapphire and stishovite single crystals [8]. Elastic modulus determinations for aluminum have been reported for both micro-and nano-scale test systems [9,10]. Solhjoo and Vakis have provided a molecular dynamics assessment of surface roughness on E* determinations [11].…”

Section: Continuous Load-deformation Measurementsmentioning

confidence: 76%

Crystal Indentation Hardness

2017

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Abstract:There is expanded interest in the long-standing subject of the hardness properties of materials. A major part of such interest is due to the advent of nanoindentation hardness testing systems which have made available orders of magnitude increases in load and displacement measuring capabilities achieved in a continuously recorded test procedure. The new results have been smoothly merged with other advances in conventional hardness testing and with parallel developments in improved model descriptions of both elastic contact mechanics and dislocation mechanisms operative in the understanding of crystal plasticity and fracturing behaviors. No crystal is either too soft or too hard to prevent the determination of its elastic, plastic and cracking properties under a suitable probing indenter. A sampling of the wealth of measurements and reported analyses associated with the topic on a wide variety of materials are presented in the current Special Issue.

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Section: Continuous Load-deformation Measurementsmentioning

confidence: 76%

Crystal Indentation Hardness

2017

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“…Após este ponto, as mesmas se afastam da curva de Hertz. Estes resultados estão compatíveis com os obtidos por Ferranti, Armstrong e Thadhani, (4) para a liga 2024-T6, ou seja, os valores limites da região elástica foram da mesma ordem de grandeza.…”

Section: Resultados E Discussõesunclassified

“…Ferranti, Armstrong e Thadhani, (4) determinaram através de um EPI-PE o módulo de elasticidade da liga de alumínio 2024. Estes pesquisadores identificaram a região elástica na curva de aplicação de força, obtendo o módulo de elasticidade por meio das equações apresentadas.…”

Section: (7)unclassified

“…Portanto, não foi possível calcular o módulo de elasticidade pelo modelo apresentado por Ferranti, Armstrong e Thadhani, (4) porque as curvas experimentais não apresentaram qualidade suficiente para a obtenção da curva de ajuste, descrita por uma função do tipo F=αh m , onde α é uma constante que depende do tipo de material ensaiado e para um contato elástico m=1,5. (4) Utilizando as curvas de remoção de força, Figura 4, foram calculados os módulos de elasticidade segundo o trabalho de Herbert e cols. (3) A Tabela 2 apresenta os valores médios do módulo de elasticidade para diferentes quantidades de pontos da curva de remoção da força.…”

Section: Metodologiaunclassified

“…Foi (4) 0,28 (4) Alumínio 6061 70,1 GPa (3) 0,33 (7) Duas metodologias de cálculo foram utilizadas para determinar os valores de módulo de elasticidade das amostras ensaiadas, a de Ferranti, Armstrong e Thadhani, (4) com base na curva de aplicação de força, e a de Herbert e cols., (3) que se baseia na curva de remoção de força. Neste último caso, foram utilizados 50 e 80% dos pontos da curva de remoção, de modo a verificar o efeito do número de pontos utilizados nos valores de módulo.…”

Section: Metodologiaunclassified

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Modelos Para Determinação Do Módulo De Elasticidade De Ligas Metálicas Utilizando Ensaios De Penetração Instrumentada

Brunetti¹,

Leite²,

Pintaúde³

2006

TMM

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Os ensaios de penetração instrumentada (EPI) vêm sendo amplamente utilizados, pois permitem a obtenção de uma maior quantidade de informações dos materiais em relação aos ensaios convencionais de dureza, em particular o módulo de elasticidade. A curva Força (F) vs profundidade de penetração (h), Figura 1, resultante de um ciclo completo de aplicação e remoção da força permite a obtenção de tais informações.As grandezas e informações importantes para o cálculo das propriedades mecânicas são a força máxima (F max ), a profundidade máxima (h max ), a profundidade final após a remoção da força (h f ) e a inclinação na parte superior da curva de remoção da força, (S=dF/dh). O parâmetro S é conhecido como rigidez do contato elástico e tem a dimensão de força por unidade de distância. (2) Resumo O objetivo do presente estudo é apresentar duas metodologias para determinação do módulo de elasticidade (E) por meio do ensaio de penetração instrumentada. Para validação dos modelos, foram realizados ensaios com uma liga de alumínio 6061, nas condições envelhecida (T6) e em solução sólida supersaturada (SSS), utilizando penetrador esférico (EPI-PE). Os valores do módulo de elasticidade foram calculados por essas metodologias, uma seguindo a curva de aplicação da força, e outra seguindo a curva de remoção da força pela profundidade de penetração. A qualidade dos pontos experimentais foi também avaliada com o uso das rotinas de cálculo propostas por esses modelos. Os resultados obtidos foram mais próximos aos valores da literatura para a amostra SSS do que para a amostra T6, o que ocorreu devido à sensibilidade do sistema em relação à dureza da amostra T6. Palavras-chaves: Módulo de elasticidade; Penetração; Ligas. MODELS FOR DETERMINATION OF THE ELASTIC MODULUS OF METALLIC ALLOYS USING INSTRUMENTED INDENTATION TESTS AbstractThe aim of this study is to present two methodologies to determine the elastic modulus (E) by means of instrumented indentation tests. To validate the models, tests were performed on Aluminum 6061 alloy, for aged (T6) and supersaturated solid solution (SSS) conditions, using a spherical indenter (IIT-SI). The values of elastic modulus were calculated using these methodologies, one based on the loading data and another following the unloading curve in function of indentation depth. The quality of the experimental data was also evaluated by routine calculations proposed in these models. The obtained results for SSS specimen were closer to the literature values than those obtained for the T6 specimen. This result could be attributed to the test system, which was sensitive to the T6 specimen hardness. Key words: Elastic modulus; Indentation; Alloys.

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Macro- to Nano-indentation Hardness Stress–Strain Aspects of Crystal Elastic/Plastic/Cracking Behaviors

Armstrong

Elban

2009

Exp Mech

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Single crystal KCl and MgO indentation hardness test results spanning macroscopic, microstructural, and nanoscale measurements are brought together in a ballindenter-based stress-strain description. For a significant range of hardness measurements made on MgO (001) crystal surfaces, increasingly greater plastic flow stresses are determined at smaller loads applied to smaller effective ball sizes at the rounded tips of Berkovich indenters; and, at the smallest ball diameters of 3,200 nm and 400 nm, the plastic flow stresses are shown to approach the predicted Hertzian elastic loading stresses. The resultant hardness stress-strain description, that is extended to cover the elastic, plastic, and cracking behaviors of MgO crystals, is usefully applied also to a comparison of indentation test results reported for NaCl and RDX crystals. In general, the dislocation-induced cracking stress measurements are shown for MgO and RDX crystals to be lower than cracking stresses evaluated on an (elastic) indentation fracture mechanics (IFM) basis. Comparison is made with metal nanoindentation hardness test results.

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Elastic/plastic deformation behavior in a continuous ball indentation test

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Crystal Indentation Hardness

Crystal Indentation Hardness

Modelos Para Determinação Do Módulo De Elasticidade De Ligas Metálicas Utilizando Ensaios De Penetração Instrumentada

Macro- to Nano-indentation Hardness Stress–Strain Aspects of Crystal Elastic/Plastic/Cracking Behaviors

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