Détermination expérimentale du profil extrémal de l’indenteur de Berkovich et correction conséquente du modèle du cycle d’indentation

Experimental determination of the Berkovich tip shape and consequent correction to the indentation cycle model

Groupe des Couches Minces, Ecole Polytechnique de Montréal, Département de génie physique, Montréal (Québec), Canada E-mail mohammed-tahar.attaf@polymtl.ca

Résumé

Dans le présent travail, une attention particulière est accordée à la détermination de la forme géométrique extrémale de l’indenteur de Berkovich à partir de résultats de tests d’indentation. Une relation simple donne le volume de la pointe et permet une comparaison au volume similaire d’un indenteur de Vickers. On confirme ensuite l’existence d’une relation de proportionnalité entre les diverses composantes de l’énergie d’indentation d’une part et le volume de matière déplacée sous l’indenteur d’autre part. L’état réel de l’extrémité de la pointe, c’est-à-dire son émoussement ou sa troncature, est obtenu par extrapolation de l’énergie. La quantité d’énergie représentative de la partie manquante est utilisée ensuite pour apporter une correction appropriée au modèle du cycle d’indentation proposé initialement [1-2], afin d’en adapter le contenu à un indenteur parfait sans altération, ni troncature extrémale. L’erreur en termes d’énergie due à cette troncature est chiffrée et des graphes se rapportant à chacune des étapes corroborent les résultats proposés.

Abstract

In this article the author uses the indentation data to determine the Berkovich tip shape. A simple relationship is proposed first for the involved tip volume and compared to similar Vickers diamond volume. The existence of a proportionality relationship is then confirmed between the displaced volume of matter and various values of the work-of-indentation. Extrapolating this energy allows determination of the actual tip truncation or bluntness.

Use is made of the energy associated to this missing part to correct the indentation initial model [1,2] and make it compatible with a tip of perfect apex geometry. The tip truncation error in terms of energy is computed and the proposed results are corroborated by graphs at each step of this analysis.