Il protocollo presentato aiuta a ridurre il tempo necessario per la fabbricazione e il collaudo di campioni di materiali su microscala e fornisce una guida chiara per i test micromeccanici dei materiali metallici, che è applicabile a molti campi dell'ingegneria. Questa tecnica consente l'applicazione e il collaudo di gruppi di materiali su microscala. Inoltre, creando micro corrente tramite fotolitografia, il riposizionamento del materiale è ridotto e la manovrabilità della micro trazione attorno al campione è migliorata.
Sebbene questo metodo sia stato applicato all'acciaio, una metodologia simile potrebbe essere utilizzata per altri materiali, come il silicio, per migliorare i progetti di micro sistemi elettromeccanici o MEM. L'incisione a umido e l'allineamento del campione di presa sono passaggi impegnativi. Si consiglia di eseguire l'incisione a umido con il campione caldo.
Per un migliore allineamento, utilizzare il microscopio che lavora a distanza o a fuoco per verificare che il campione sia impegnato. Inizia tagliando una sezione di sei millimetri dall'area di interesse con una sega a cubetti lenta o una sega a nastro. Utilizzando una lucidatrice semiautomatica.
Iniziare a lucidare il campione utilizzando una carta abrasiva a grana 400 mantenendo una superficie piana. Quindi passare progressivamente a particelle di diamante di un micrometro alternando la direzione di lucidatura di 90 gradi, seguendo ogni livello di graniglia. Quindi utilizzare una sega a bassa velocità per allineare il materiale e tagliarlo in una sezione sottile da 0,5 a un millimetro.
Posizionare il campione sul codificatore di spin con il lato lucido verso l'alto e utilizzare aria compressa per rimuovere polvere o particelle sulla superficie, applicare la resistenza fotografica al campione ed eseguire il codificatore di spin. Dopo la codifica riscaldare il campione su una piastra calda a 65 gradi Celsius per cinque minuti. E poi a 95 gradi Celsius per 10 minuti.
Quando il campione si è raffreddato a temperatura ambiente, utilizzare una maschera fotografica con una serie di quadrati che misurano 70 micrometri su ciascun lato. Per esporre il campione per 10-15 secondi, A una densità di potenza di 75 milli Joles centimetro quadrato. Riscaldare il campione sulla piastra calda come precedentemente dimostrato e raffreddarlo a temperatura ambiente.
Quindi immergere il campione in glico propilenico monometil etere, acetato o PG MEA con il modello rivolto verso l'alto e agitarlo per 10 minuti. All'interno di una cappa aspirante, riscaldare il campione in un becher su una piastra calda a 65-70 gradi Celsius per cinque minuti. Aggiungere alcune gocce dell'etchent preparato per coprire completamente la superficie del modello.
Dopo cinque minuti, rimuovere il campione dal becher e neutralizzare l'etchent con acqua. Dopo l'incisione a umido, eseguire la fresatura iniziale sul campione utilizzando la massima potenza per rimuovere qualsiasi materiale sfuso indesiderato dalla piattaforma, quindi passare a una potenza inferiore per creare un rettangolo con dimensioni leggermente maggiori di quelle necessarie per la geometria finale del campione. Ridurre ulteriormente la potenza e realizzare tagli di sezione trasversale più vicini alle dimensioni finali del campione di micro trazione.
Ruotare il campione di 180 gradi ed eseguire la fresatura finale utilizzando bassa potenza per creare la geometria del campione desiderata. Montare il campione e la punta del rientro sul dispositivo nano indenture. Installare la macchina per nano indentazione nel SEM seguendo le raccomandazioni del produttore evitando un'inclinazione significativa della macchina.
Eseguire il protocollo di carico a trazione basato sullo spostamento desiderato in aria, lontano dal campione per evitare un evento imprevisto durante la prova di trazione. Quindi spostare lentamente la punta del contratto sulla superficie del campione. Spostare e allineare l'impugnatura a trazione con il campione di prova ed eseguire la prova di trazione.
Nell'analisi rappresentativa lo spettro da raggi X a frazione dalla superficie dell'acciaio preparato ha mostrato una struttura a grana prevalentemente martincica come ci si aspetterebbe da un materiale precedentemente teso. L'analisi del comportamento di spostamento del carico del campione di acciaio micro tensostruttivo AM 17 a quattro pH, ha avuto una resistenza alla trazione massima di 3.145 micro Newton con uno spostamento di 418 nanometri. Un ulteriore aumento dello spostamento ha mostrato il singolo piano di slittamento del guasto durante il test di tensione del micro campione fabbricato, che corrisponde alla frattura del micro campione da osservazioni SEM in situ.
Il test del materiale micromeccanico in situ consente osservazioni visive della deformazione del campione durante il carico e aiuta a comprendere il comportamento complesso del materiale e le successive prestazioni del materiale misurate. Il fattore più importante da ricordare durante il tentativo di questa procedura è quello di preriscaldare il campione prima dell'incisione a umido. Eseguire e puntare l'attenzione per verificare il protocollo di caricamento e garantire il corretto innesto del campione con l'impugnatura pre al test dello stencil.
