Le protocole présenté aide à réduire le temps requis pour la fabrication et les essais d’échantillons de matériaux à l’échelle microscopique et fournit des directives claires pour les essais micromécaniques des matériaux métalliques, qui s’appliquent à de nombreux domaines de l’ingénierie. Cette technique permet l’application et le test à haut débit de groupes de matériaux à l’échelle microscopique. De plus, en créant un micro-courant par photolithographie, le repositionnement du matériau est réduit et la maniabilité de la micro-adhérence en traction autour de l’échantillon est améliorée.
Bien que cette méthode ait été appliquée à l’acier, une méthodologie similaire pourrait être utilisée pour d’autres matériaux, tels que le silicium, afin d’améliorer la conception de micro-systèmes électromécaniques ou de MEM. La gravure sur sol mouillé et l’alignement des échantillons d’adhérence sont des étapes difficiles. Il est recommandé d’effectuer la gravure humide avec l’échantillon chaud.
Pour un meilleur alignement, utilisez le microscope travaillant à distance ou focalisez pour vérifier que l’échantillon est engagé. Commencez par couper une section de six millimètres de la zone d’intérêt avec une scie à découpage lent ou une scie à ruban. Utilisation d’un polisseur semi-automatique.
Commencez à polir l’échantillon à l’aide d’un papier abrasif à grain 400 en maintenant une surface plane. Ensuite, déplacez-vous progressivement vers un micromètre de particules de diamant en alternant la direction de polissage de 90 degrés, en suivant chaque niveau de grain. Ensuite, utilisez une scie à vitesse lente pour aligner le matériau et coupez-le en une fine section de 0,5 à un millimètre.
Placez l’échantillon sur le codeur de spin avec le côté poli vers le haut et utilisez de l’air comprimé pour éliminer toute poussière ou particule sur la surface, appliquez une résine photo sur l’échantillon et exécutez le codeur de spin. Après codage, chauffer l’échantillon sur une plaque chauffante à 65 degrés Celsius pendant cinq minutes. Et puis à 95 degrés Celsius pendant 10 minutes.
Lorsque l’échantillon a refroidi à la température ambiante, utilisez un masque photo avec un ensemble de carrés mesurant 70 micromètres de chaque côté. Pour exposer l’échantillon pendant 10 à 15 secondes, à une densité de puissance de 75 milli Joles centimètre carré. Chauffer l’échantillon sur la plaque chauffante comme démontré précédemment et le refroidir à la température ambiante.
Ensuite, immergez l’échantillon dans de l’éther monométhylique glyco de propylène, de l’acétate ou du PG MEA avec le motif tourné vers le haut et agitez-le pendant 10 minutes. À l’intérieur d’une hotte, chauffer l’échantillon dans un bécher sur une plaque chauffante à 65 à 70 degrés Celsius pendant cinq minutes. Ajoutez quelques gouttes de l’eau-forte préparée pour couvrir complètement la surface du motif.
Après cinq minutes, retirez l’échantillon du bécher et neutralisez l’eau-forte avec de l’eau. Après la gravure humide, effectuez le fraisage initial sur l’échantillon en utilisant la puissance maximale pour éliminer tout matériau en vrac indésirable de la plate-forme, puis passez à une puissance inférieure pour créer un rectangle avec des dimensions légèrement plus grandes que celles nécessaires pour la géométrie finale de l’échantillon. Réduisez davantage la puissance et effectuez des coupes de section transversale plus proches des dimensions finales de l’échantillon de micro-traction.
Faites pivoter l’échantillon de 180 degrés et effectuez le fraisage final en utilisant une faible puissance pour créer la géométrie d’échantillon souhaitée. Montez l’échantillon et la pointe de l’empreinte sur le dispositif de nano-empreinte. Installez la machine de nano indentation dans le SEM en suivant les recommandations du fabricant en évitant une inclinaison importante de la machine.
Effectuez le protocole de charge de traction basé sur le déplacement souhaité dans l’air, loin de l’échantillon, pour éviter un événement inattendu pendant l’essai de traction. Ensuite, déplacez lentement la pointe de l’engagateur sur la surface de l’échantillon. Déplacez et alignez la poignée de traction avec l’échantillon d’essai et effectuez l’essai de traction.
Dans l’analyse représentative, le spectre rayons X à la fraction de la surface de l’acier préparé a montré une structure de grain principalement martincique comme on pourrait s’y attendre d’un matériau précédemment tendu. L’analyse du comportement de déplacement de charge de l’échantillon d’acier à quatre pH de micro traction AM 17 avait une résistance à la traction maximale de 3 145 micro Newtons pour un déplacement de 418 nanomètres. Une nouvelle augmentation du déplacement a montré le plan de glissement de défaillance unique lors des essais de tension du micro-échantillon fabriqué, ce qui correspond à la rupture du micro-échantillon à partir d’observations SEM in situ.
Les essais micromécaniques in situ des matériaux permettent des observations visuelles de la déformation de l’échantillon pendant le chargement et aident à comprendre le comportement complexe des matériaux et les performances mesurées ultérieures des matériaux. Le facteur le plus important à retenir lors de la tentative de cette procédure est de préchauffer l’échantillon avant la gravure humide. Effectuez et visez l’attention pour vérifier le protocole de chargement et assurer un engagement approprié de l’échantillon avec la poignée avant le test du pochoir.
