FIB/SEM restspanningsmetingen aan materiaal op microschaal

Met behulp van de FEI Nova 600 NanoLab DualBeam kunnen wij restspanningsmetingen (residual stress metingen) voor u uitvoeren op microschaal. Het principe van deze meting berust op het conventionele ‘ring drilling’ principe, maar dan op microschaal. Met behulp van een Focussed Ion Beam (FIB) wordt er spanningsloos materiaal verwijderd waarna de uitzetting of krimp van het materiaal wordt gemeten. Figuur 1 laat een voorbeeld zien van een FIB ring.

Figuur 1. Voorbeeld van een FIB ring drilling configuratie [1]. De uitzetting van de aangebrachte matrix zal worden gemeten waaruit de locale restspanning kan worden bepaald.

De uitzetting van het materiaal wordt bepaald met behulp van digitale beeld-verwerking. Op het oppervlak van het monster wordt van tevoren met behulp van de FIB een rooster aangebracht. Het patroon op het FIB eiland wordt vergeleken met het originele patroon. In het geval van gelijke restspanningen parallel aan het oppervlak (bi-axiaal) kan de restspanning (σ) in het materiaal worden bepaald uit de uizetting of krimp van het rooster. Op een coating kan ook de restspanning als functie van de diepte worden bepaald. De FIB ringen kunnen met verschillende diameters worden gemaakt. Voor dunne lagen kunnen bijvoorbeeld FIB ringen worden geprepareerd met een diameter van een paar micrometer. Als het materiaal een microstructuur bevat kan het handig zijn om te kiezen voor een wat grotere ring (Bijvoorbeeld met een diameter van 50 µm) zodat de gemiddelde spanning in meerdere korrels gemeten wordt.

Referenties 1 A.M. Korsunsky, M. Sebastiani, E. Bemporad, Focused ion beam ring drilling for residual stress evaluation, Materials Letters 63 (2009) 1961-1963. 2 G. Totten, M. Howes, T. Inoue, ASM Handbook of Residual Stress and Deformation of Steel