• 대한기계학회논문집A
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• 제33권9호
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• pp.859-869
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• 2009

물성치와 하중-변위곡선을 일대일 대응 시킬 수 있는 함수를 생성함으로써, 미지 재료에 대한 압입시험 데이터로부터 바로 재료물성을 찾는 압입물성평가 기법을 제시했다. 원뿔형 압입 유한요소해석으로 압입자 중심각이 압입 하중-변위 곡선에 주는 영향을 살펴 보았다. 이로부터 한 압입자 중심각에 대해 같은 Kick's law 계수 C를 갖는 두 재료들이 압입자 중심각이 변하면 서로 다른 C 값들을 가짐을 확인했다. 이어 영률, 항복강도, 변형경화지수와 하중-변위곡선 사이의 상관관계들을 분석하고, 항복변형률이 변형경화 지수와 더불어 중요한 변수임을 확인했다. 이 두 특성들을 바탕으로 이중원뿔형 압입 물성평가 수식들을 작성했다. 1회 압입 후 재료의 영률을 평가하고, 두 압입자를 이용해 얻은 하중-변위 곡선들로부터 곡률계수들을 구해 항복변형률과 변형경화 지수를 구했다. 제시된 물성평가법은 압입 하중-변위곡선들로부터, 압입자 물성과 선단반경에 상관없이, 평균오차 2% 내에서 재료 물성값들을 준다.

• 한국정밀공학회지
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• 제22권7호
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• pp.71-78
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• 2005

The purpose of this study is to suggest a hyperfine maskless writing technique by using the nanoindentation and HF wet etching technique. Indents were made on the surface of Pyrex7740 glass by the hyperfine indentation process with a Berkovich diamond indenter, and they were etched in $50\;wr\%$ HF solution. After etching process, convex structure was obtained due to the deformation-induced hillock phenomena. In this study, effects of indentation process parameters (etching time, normal load, loading .ate, hold-time at the maximum load) on the morphologies of the indented surfaces after isotopic etching were investigated from an angle of deformation energies. Finally, sample characters were written to show the possibility of the application.

• 한국정밀공학회지
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• 제21권6호
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• pp.145-152
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• 2004

Depth-sensing indentation is wifely used for evaluation of mechanical properties of thin films. It is generally accepted that the most significant source of uncertainty in nanoindentation measurement is the geometry of the indenter tip. Therefore the successful application of the technique requires accurate calibration of the indenter tip geometry. The direct measurement of geometry of a Berkovich indenter was determined using a atomic force microscope. The indentation geometrical calibration of contact area was performed by analyzing the indenter tip profile. The equations of area functions were proposed for nanoscale thin films..

• 한국정밀공학회지
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• 제21권3호
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• pp.139-146
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• 2004

In this study, to achieve the optimal conditions for mechanical hyper-fine pattern fabrication process, deformation behavior of the materials during indentation scratch test was studied with numerical method by ABAQUS S/W. Brittle materials (Si, Pyrex glass 7740) were used as specimens, and forming conditions to reduce the elastic recovery and pile-up were proposed. The indenter was modeled as a rigid surface. Minimum mesh sizes of specimens are 1-l0nm. Variables of the nanoindentation scratch test analysis are scratching speed, scratching load, tip radius and tip geometry. The nano-indentation scratch tests were performed by using the Berkovich pyramidal diamond indenter. Comparison between the experimental data and numerical result demonstrated that the FEM approach can be a good model of the nanoindentation scratch test. The result of the investigation will be applied to the fabrication of the hyper-fine pattern.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.98-106
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• 2016

본 연구는 공업용 응용이 많은 알루미늄 또는 구리와 같은 재료를 나노 압입 시험기에 의하여 탄생계수 및 경도 값을 얻을 때 파일-업(pile-up) 현상이 생기는 경우 계측 값을 교정할 수 있는 방법에 대해 다룬다. 나노 압입 시험기에 의해 얻어지는 탄성계수와 경도의 측정치는 접촉면적의 피팅 (fitting) 식에 의존하게 되는데 이는 오로지 싱크-인(sink-in) 재료에만 유효하다. 그러므로 싱크-인이 아닌 파일-업인 많은 무른 공학재료들에 있어서는 그 접촉면적이 실제보다 적게 계산되고 따라서 탄성계수와 경도는 높게 계산된다. 본 연구에서는 이미 탄생계수를 알고 있는 파일-업 거동을 보이는 재료의 경우에 경도 값을 교정하는 방법을 제안한다. 이 방법을 경금속인 Al 6061 T6와 C 12200에 적용하기 위해 인장시험, 나노 압입시험, 압입자국 측정, 그리고 유한요소해석을 수행하였다. 압입 자국 측정과 유한요소해석을 흥하여 두 재료 모두 파일-업 거동이 발생하는 것을 알 수 있었다. 제안한 교정 방법은 싱크-인 접촉면적 값을 파일-업 접촉면적 값으로 늘려 주었고 경도 측정값을 낮추어 주었다. 교정된 경도 값은 별도의 연구에서 다룬 변형률 구배 소성을 고려한 유한요소해석 결과와 잘 일치하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제24권3호
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• pp.91-99
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• 2007

Fractures of galvannealed coating layer during actual press forming in automotive applications were observed by scanning electron microscopy in order to understand fracture mechanism. Fracture behaviors of galvannealed coating layer in extra deep drawing quality steels and high strength steels have been studied by performing the tests describing the representative plastic deformation in sheet metal forming such as uni-axial tensile test, compression test, bi-axial test and plane strain test. Growth and direction of cracks were deeply related to the plastic deformation modes and history. The material properties of galvannealed coating layer were investigated by nano-indentation test equipped with Berkovich diamond indentor for the specimens. Hardness and elastic modulus of the coating layer were higher than bared steels and that was the reason for crack of coating layer. Flat friction test and drawbead friction test were performed to observe the effect of the surface morphology on the frictional characteristics. The micro-plasto hydrodynamic lubrication were appeared and played an important role in reducing the coefficient of friction.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.124-124
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• 2017

Fe-Ni-Co 합금 박막(<$100{\mu}m$)을 황화물계 용액에서 전주공정으로 제조하였다. XRF로 측정한 박판의 평균 조성은 Fe-34 wt.% Ni-3 wt.% Co 이다. AFM으로 측정한 표면 조도는 35.2 nm 이다. 표면의 나노 경도는 평균 5.4 GPa 이었다. Oliver 모델을 적용한 구리 박막의 탄성하강강성도는 약 75 이었다. Alekhin 모델을 적용한 구리 박막의 마찰계수, 피로한계는 각각 0.134, 0.027 이었다. 유한요소법으로 평가한 Berkovich 형 나노압침선단의 하중분포를 이차원 선형 및 비선형 해석하면 1 [mN]의 정적하중을 가한 Fe-Ni-Co 박막은 약 576 [mN]로 예측되었다. 압침선단의 하중집중정도는 표면탐침현미경으로 관찰한 압흔의 변형정도와 유사한 경향을 보였다.

• 소성∙가공
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• 제12권4호
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• pp.382-387
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• 2003

In this study, to achieve the optimal conditions for mechanical hyper-fine pattern fabrication process, deformation behaviors of the materials during indentation were studied with numerical method by ABAQUS S/W. Brittle materials (Si, Pyrex glass 7740) were used as specimens, and forming conditions to reduce the elastic recovery and pile-up were proposed. The indenter was modeled a rigid surface. Minimum mesh sizes of specimens are 1-10nm. Comparisons between the experimental data and numerical result demonstrated that the finite element approach is capable of reproducing the loading-unloading behavior of a nanoindentation test.

• 한국진공학회지
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• 제18권5호
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• pp.346-351
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• 2009

선폭의 감소와 소자 집적도의 증가로 인하여 향후 현재 사용되고 있는 탑-다운(Top-down) 생산방식에서 바텀-업(Bottomup) 방식의 소자 생산이 예상되고 있으며, 이와 관련된 연구가 활발히 진행 중에 있다. 대표적으로 나노와이어(Nanowire)와 나노벨트(Nanobelt)를 이용한 소자 개발이 한 대안이며, 이러한 소자 개발을 위해 물질의 물성 특성 연구를 위하여 나노인덴터를 이용한 물성 연구가 진행 중이다. 특히 나노인덴터는 나노 크기의 구조물에 대한 연구를 위하여 부가적으로 원자힘현미경(AFM; atomic force microscope) 기능을 제공하며, 이를 통하여 얻어진 표면 이미지를 이용하여 나노 구조물의 정확한 위치에 대한 물성 정보를 제공하게 된다. 그러나 나노인덴터에서 사용되는 팁(tip)은 기존의 원자현미경에서 사용되는 팁에 비하여 상대적 크기가 상당히 큰 특징이 있어 나노인덴터에 의한 표면 이미지에는 상당한 오차가 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 나노인덴터에서 대표적으로 사용되는 50nm 벌코비치 팁(Berkovich tip)과 1um $90^{\circ}$ 원뿔형 팁(Conical tip)을 이용하였으며, 각 팁에 대한 표면 특성을 확인하기 위하여 박막 표면을 각 팁으로 압입하여 압입 후 표면 영상과 압입 깊이를 통하여 팁의 특성을 확인하였다. 이후 나노인덴터를 이용하여 100nm급 나노 구조물에서 표면 주사를 실시하여 획득된 이미지와 기존 원자현미경을 이용한 표면 이미지를 비교하여 오차를 획득하였다. 또한 각 팁의 외형으로 이론적으로 계산된 오차와 비교하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1507-1510
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• 2005

This study was carried out as a part of the research on the development of a maskless and electroless process for fabricating metal micro/nanostructures by using a nanoindenter and an electroless deposition technique. $2-\mu{m}-deep$ indentation tests on Ni and Cu samples were performed. The elastic recovery of the Ni and Cu was 9.30% and 9.53% of the maximum penetration depth, respectively. The hardness and the elastic modulus were 1.56 GPa and 120 GPa for Ni and 1.49 GPa and 100 GPa for Cu. The effect of single-point diamond machining conditions such as the Berkovich tip orientation (0, 45, and $90^{\circ}$) and the normal load (0.1, 0.3, 0.5, 1, 3, and 5 mN), on both the deformation behavior and the morphology of cutting traces (such as width and depth) was investigated by constant-load scratch tests. The tip orientation had a significant influence on the coefficient of friction, which varied from 0.52-0.66 for Ni and from 0.46-0.61 for Cu. The crisscross-pattern sample showed that the tip orientation strongly affects the surface quality of the machined area during scratching. A selective deposition of Cu at the pit-like defect on a p-type Si(111) surface was also investigated. Preferential deposition of the Cu occurred at the surface defect sites of silicon wafers, indicating that those defect sites act as active sites for the deposition reaction. The shape of the Cu-deposited area was almost the same as that of the residual stress field.