Měření adheze tenkých vrstev

Abstract

Tato bakalářská práce se zabývá charakterizací vlastností tenkých filmů beta fosforečnanu trivápenatého (β-TCP), titanu a stříbra nanesených na titanový substrát naprašováním pomocí iontového svazku (IBAD). Charakterizace vzorků byla zaměřena na zkoumání adheze a stanovení adhezní práce pomocí nanovrypové zkoušky. Pro určení mechanických vlastností jako je redukovaný modul pružnosti a indentační tvrdost bylo využito nanoindentačního vysokorychlostního mapování (XPM). Výsledky naznačují, že se hodnota mechanických vlastností vrstev beta fosforečnanu trivápenatého s rostoucí koncentrací snižuje. Zároveň filmy s 10% a 20% koncentrací nabývají vyšších hodnot redukovaného modulu pružnosti než titanový substrát. Dále byla porovnána hodnota indentační a vrypové tvrdosti. Vrypová tvrdost nabývala vyšší hodnoty než tvrdost indentační. Výsledky adhezní práce, vyhodnocené dle matematických modelů Laugiera a Plichty a kol., nabývali rozdílných hodnot. Adhezní práce dle Laugiera dosahovala pro každou delaminovanou vrstvu vyšších hodnot. Je zřejmé, že samotná oblast platnosti těchto analytických modelů bude mít na výsledky významný vliv.

This bachelor thesis deals with the characterization of the properties of thin films of beta-tricalcium phosphate (β-TCP), titan and silver deposited on a titanium substrate by Ion Beam Assisted Deposition (IBAD). The characterization of the samples was focused on the investigation of adhesion and determination of adhesion of work by nanoscratch test. Nanoindentation Property Mapping (XPM) was used to determine mechanical properties such as reduced modulus of elasticity and indentation hardness. The results indicate that the value of the mechanical properties decrease with increasing concentration of the beta tricalcium phosphate layers. Furthermore, films with 10% and 20% concentration acquire higher values of reduced Young’s moduls than titanium substrate. Besides, the value of indentation and scratch hardness was compared. The scratch hardness turned out to be higher than the indentation hardness. The results of the work of adhesion evaluated according to the mathematical models of Laugier and Plichta et al., differed from each other. According to Laugier, the work of adhesion reached higher values for each delaminated layer. It is clear that the validity of these analytical models will have a significant impact on the results.