Déformation inélastique induite par nanoindentation cyclique de verres métalliques à base de Zirconium

Inelastic deformation induced by cyclic nanoindentation in Zr-based bulk metallic glasses

¹ Laboratoire de Génie Mécanique LAB-MA-05, ENIM, Ave. Ibn El Jazzar, 5019 Monastir, Tunisie
e-mail : t.benameur@enim.rnu.tn
² Laboratoire d’études des Milieux Nanométriques, Université d’Evry Val d’Essonne, Bâtiment Maupertuis, bd F. Mitterrand, 91025 Evry Cedex, France

Reçu : 6 Décembre 2009
Accepté : 28 Février 2011

Résumé

Des essais de nanoindentation instrumenté pour des chargements monotones et cycliques sur deux verres métalliques massifs (VMM) à base Zirconium ont été réalisés à température ambiante et avec une vitesse de chargement qui varie de 250 à 2500 μN/s. Nous avons trouvé que les chargements cycliques induisent un adoucissement qui semble être dépendant du nombre de cycles et du taux de chargement. L’effet de la vitesse de chargement a été comparé avec des essais effectués sur des échantillons du verre métallique à base Zirconium revêtus par des films de TiN et de CrN. La déformation inélastique dans le verre métallique à base Zirconium a été étudiée en analysant par microscopie à force atomique les empreintes résultantes des essais de nanoindentation. Le mécanisme de volume libre est proposé pour l’interprétation quantitative de ces observations.

Abstract

Monotonic and cyclic nanoindentation tests were carried out on Zr₅₀Cu₄₀Al₁₀ bulk metallic glass (BMG) at loading rates ranging from 250 to 2500 μN/s and at ambient temperature. We found that cyclic loadings induced a mechanical softening which appears to be dependent on the number of cycles and the loading rates. The effect of loading rates was compared with the same nanoindentation tests on specimens of Zr-based metallic glass coated with CrN and TiN films. The inelastic deformation on Zr-based metallic glass was studied by analysing the remnant indent morphology using atomic force microscopy. A free-volume mechanism was proposed for interpreting these observations quantitatively.