Представленный протокол помогает сократить необходимое время для изготовления и тестирования образцов микромасштабных материалов и обеспечивает четкое руководство для микромеханических испытаний металлических материалов, что применимо ко многим инженерным областям. Этот метод позволяет наносить и тестировать микромасштабные группировки материалов с высокой пропускной способностью. Кроме того, создавая микроток с помощью фотолитографии, уменьшается перемещение материала и улучшается маневренность микрорастягивающего захвата вокруг образца.
Хотя этот метод был применен к стали, аналогичная методология могла быть использована для других материалов, таких как кремний, для улучшения конструкций микроэлектромеханических систем или МЭМ. Мокрое травление и выравнивание образцов захвата являются сложными этапами. Рекомендуется выполнять мокрое травление с образцом теплым.
Для улучшения выравнивания используйте микроскоп, работающий удаленно или фокусно, чтобы убедиться, что образец задействован. Начните с вырезания участка в шесть миллиметров от интересующей области с помощью медленной нарезной пилы или ленточной пилы. Использование полуавтоматической полировальной машины.
Начните полировку образца с помощью абразивной бумаги с 400 зернистостью, сохраняя плоскую поверхность. Затем постепенно перемещаются на один микрометр частиц алмаза, чередуя направление полировки на 90 градусов, следуя за каждым уровнем зернистости. Затем используйте пилу с медленной скоростью, чтобы выровнять материал и разрезать его на тонкий участок от 0,5 до одного миллиметра.
Поместите образец на спин-кодер полированной стороной вверх и используйте сжатый воздух для удаления пыли или частиц на поверхности, нанесите фоторезистив на образец и запустите спин-кодер. После кодирования нагревайте образец на горячей плите при 65 градусах Цельсия в течение пяти минут. А затем при 95 градусах Цельсия в течение 10 минут.
Когда образец остынет до комнатной температуры, используйте фотомаску с массивом квадратов размером 70 микрометров с каждой стороны. Для экспонирования образца в течение 10 - 15 секунд при плотности мощности 75 милли Джолс сантиметров в квадрате. Нагрейте образец на конфорке, как было продемонстрировано ранее, и охладите его до комнатной температуры.
Затем погружают образец в монометиловый эфир пропиленглико, ацетат или ПГ МЭА с рисунком вверх и перемешивают его в течение 10 минут. Внутри вытяжного шкафа нагрейте образец в стакане на конфорке при температуре от 65 до 70 градусов Цельсия в течение пяти минут. Добавьте несколько капель подготовленного травления, чтобы полностью покрыть поверхность рисунка.
Через пять минут извлеките образец из стакана и нейтрализуйте травление водой. После мокрого травления выполните первоначальное фрезерование образца, используя максимальную мощность для удаления любого нежелательного сыпучего материала с платформы, а затем переключитесь на более низкую мощность, чтобы сделать прямоугольник с немного большими размерами, чем необходимо для окончательной геометрии образца. Дополнительно уменьшите мощность и сделайте разрезы поперечного сечения, которые ближе к конечным размерам микрорастяжения образца.
Поверните образец на 180 градусов и выполните окончательное фрезерование с использованием малой мощности для создания желаемой геометрии образца. Установите образец и наконечник протеза на наноконденсаторное устройство. Установите машину для нанодмирования в SEM в соответствии с рекомендациями производителя, избегая значительного наклона машины.
Выполните требуемый протокол растягивающей нагрузки на основе смещения в воздухе, вдали от образца, чтобы предотвратить неожиданное событие во время испытания на растяжение. Затем медленно переместите наконечник протеза на поверхность образца. Переместите и выровняйте рукоятку на растяжение с испытательным образцом и выполните испытание на растяжение.
В репрезентативном анализе рентгеновский спектр фракции от подготовленной поверхности стали показал в основном структуру мартинсового зерна, как и следовало ожидать от ранее сцеженного материала. Анализ поведения смещения нагрузки микрорастяжения AM 17 четырех рН образца стали, имел максимальную прочность на растяжение 3,145 микроньютонов при смещении 418 нанометров. Дальнейшее увеличение смещения показало одиночное разрушение плоскости скольжения при испытании на растяжение изготовленного микрообразца, что соответствует разрушению микрообразца из наблюдений IN-situ SEM.
Микромеханическое тестирование материала in situ позволяет визуально наблюдать деформацию образца во время загрузки и помогает понять сложное поведение материала и последующие измеренные характеристики материала. Наиболее важным фактором, который следует помнить при попытке этой процедуры, является предварительное прогревание образца перед влажным травлением. Выполните и направьте внимание на проверку протокола загрузки и обеспечьте надлежащее взаимодействие образца с захватом перед трафаретным испытанием.
