El protocolo presentado ayuda a reducir el tiempo requerido para la fabricación y prueba de muestras de materiales a microescala y proporciona una guía clara para las pruebas micromecánicas de materiales metálicos, que es aplicable a muchos campos de la ingeniería. Esta técnica permite la aplicación de alto rendimiento y la prueba de agrupaciones de materiales a microescala. Además, al crear microcorriente a través de fotolitografía, se reduce la reposición del material y se mejora la maniobrabilidad de agarre de micro tracción alrededor de la muestra.
Aunque este método se aplicó al acero, una metodología similar podría utilizarse para otros materiales, como el silicio para mejorar los diseños de sistemas microelectromecánicos o MEM. El grabado húmedo y la alineación de muestras de agarre son pasos desafiantes. Se recomienda realizar el grabado húmedo con la muestra caliente.
Para mejorar la alineación, use el microscopio trabajando a distancia o enfoque para verificar que la muestra esté comprometida. Comience cortando una sección de seis milímetros del área de interés con una sierra de corte lento o una sierra de cinta. Uso de un pulidor semiautomático.
Comience a pulir la muestra con un papel abrasivo de 400 granos manteniendo una superficie plana. Luego, muévase progresivamente a partículas de diamante de un micrómetro alternando la dirección de pulido en 90 grados, siguiendo cada nivel de grano. Luego use una sierra de velocidad lenta para alinear el material y cortarlo en una sección delgada de 0.5 a un milímetro.
Coloque la muestra en el codificador de centrifugado con el lado pulido hacia arriba y use aire comprimido para eliminar cualquier polvo o partícula en la superficie, aplique fotorresistencia a la muestra y ejecute el codificador de espín. Después de codificar, caliente la muestra en una placa caliente a 65 grados Centígrados durante cinco minutos. Y luego a 95 grados centígrados durante 10 minutos.
Cuando la muestra se haya enfriado a temperatura ambiente, use una máscara fotográfica con una matriz de cuadrados que midan 70 micrómetros en cada lado. Para exponer la muestra durante 10 a 15 segundos, a una densidad de potencia de 75 milímetros Joles centímetro cuadrado. Calentar la muestra en la placa caliente como se demostró anteriormente y enfriarla a temperatura ambiente.
Luego sumerja la muestra en propilengliglico monometilo éter, acetato o PG MEA con el patrón hacia arriba y agitarlo durante 10 minutos. Dentro de una campana extractora de humos, caliente la muestra en un vaso de precipitados en una placa caliente a 65 a 70 grados centígrados durante cinco minutos. Agregue unas gotas del grabado preparado para cubrir completamente la superficie del patrón.
Después de cinco minutos, retire la muestra del vaso de precipitados y neutralice el grabado con agua. Después del grabado húmedo, realice el fresado inicial en la muestra utilizando la máxima potencia para eliminar cualquier material a granel no deseado de la plataforma, luego cambie a menor potencia para hacer un rectángulo con dimensiones ligeramente mayores que las necesarias para la geometría final de la muestra. Reduzca aún más la potencia y realice cortes de sección transversal que estén más cerca de las dimensiones finales de la muestra de microestiblación.
Gire la muestra 180 grados y realice el fresado final utilizando baja potencia para crear la geometría de muestra deseada. Monte la muestra y la punta de la abertura en el dispositivo de nano indentura. Instale la máquina de nanotientación en el SEM siguiendo las recomendaciones del fabricante evitando una inclinación significativa de la máquina.
Realice el protocolo de carga de tracción basado en el desplazamiento deseado en el aire, lejos de la muestra para evitar un evento inesperado durante la prueba de tracción. A continuación, mueva lentamente la punta de la abertura a la superficie de la muestra. Mueva y alinee el agarre de tracción con la muestra de prueba y realice la prueba de tracción.
En el análisis representativo, los rayos X al espectro de fracción de la superficie de acero preparada mostraron una estructura de grano principalmente martincica como se esperaría de un material previamente tensado. El análisis del comportamiento de desplazamiento de carga de la microestimulación AM 17 de cuatro pH de la muestra de acero, tuvo una resistencia máxima a la tracción de 3, 145 micro Newtons a un desplazamiento de 418 nanómetros. Un aumento adicional en el desplazamiento mostró el único plano de deslizamiento de falla durante la prueba de tensión de la micromuestra fabricada, que corresponde a la fractura de la micro muestra de las observaciones SEM in situ.
Las pruebas de materiales micromecánicos in situ permiten observaciones visuales de la deformación de la muestra durante la carga y ayudan a comprender el comportamiento complejo del material y el rendimiento del material medido posteriormente. El factor más importante a recordar al intentar este procedimiento es precalentar la muestra antes del grabado húmedo. Realice y apunte la atención para verificar el protocolo de carga y garantizar el correcto compromiso de la muestra con el agarre previo a la prueba de plantilla.
