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Title: Simulação de Ensaio de Indentação para filmes finos de CrAlN utilizando o Método dos Elementos Finitos
Other Titles: Simulation of Indentation Test for CrAlN thin films using the finite elements method.
Authors: Pereira, Caio Acciole Pessoa
Keywords: Filmes finos;Thin films;Elementos Finitos;Ensaio de Indentação;Trinca Difus;Finite elements;Indentation test;Cracking strain
Issue Date: 10-Dec-2019
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation: PEREIRA, Caio Acciole Pessoa. Simulação de Ensaio de Indentação para filmes finos de CrAlN utilizando o método dos Elementos Finitos. 2019. 48f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019.
Portuguese Abstract: Recentemente, uns dos artifícios utilizados para melhorar propriedades tribológicas dos mais variados materiais tem sido a utilização de filmes finos aplicados na superfície a fim de obter melhorias na dureza superficial ou na resistência ao desgaste. Contudo, avaliar as características desses filmes é de suma importância para avaliar as vantagens e desvantagens da utilização dos mesmos. Atualmente, uma das técnicas experimentais para avaliar estes filmes tem sido o ensaio de indentação instrumentada. Todavia realizar estes ensaios em filmes finos pode ser um desafio pelas dificuldades em mensurar as solicitações, as tensões e as deformações em um recobrimento de pequenas dimensões, exigindo, para isso, equipamentos sofisticados e caros. Logo, uma alternativa que surge para avaliar o comportamento não só do filme, mas também do conjugado formado pelo filme e o substrato, tem sido a simulação numérica, mais especificamente Método de Elementos Finitos (MEF). O objeto de estudo foi simular o ensaio de indentação com penetrador esférico num conjugado composto por um filme fino de Nitreto de Cromo Alumínio (CrAlN) depositado em um substrato de aço carbono (AISI4140) a fim de avaliar o comportamento de seu campo de tensões e de deformações. Por fim, também foram avaliados os processos de fratura que ocorrem nesses conjugados. Os resultados obtidos foram comparados com valores experimentais e numéricos existentes na literatura especializada.
Abstract: Recently, one of the devices used to improve tribological properties of various materials has been the use of thin films applied to their surface in order to achieve improvements in surface hardness or wear resistance. Therefore, to assess the characteristics of these films, it is very important to evaluate the advantages and disadvantages of their use and one of the experimental techniques has been the instrumented indentation test. However, performing these tests on thin films can be a challenge because of the difficulties in measuring stresses and deformations in such a small layer, requiring sophisticated and expensive equipment. Thus, an alternative that emerges to evaluate the behaviour of not only the film, but also the conjugate formed by the film and the substrate, has been numerical simulation, more specifically Finite Element Method (FEM). The main of this study was to simulate the spherical indentation test in a conjugate composed of a thin film of Aluminium Chromium Nitride (CrAlN) deposited on a carbon steel substrate (AISI4140) in order to evaluate the behaviour of its stress field deformations. Finally, the fracture processes that occur in these conjugates were also evaluated. The obtained results were compared with experimental and numerical values existing in the specialized literature.
URI: http://monografias.ufrn.br/handle/123456789/10039
Other Identifiers: 20170010016
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