Fracture properties of thin film TiN at elevated temperatures

Estimating the lower-limit of fracture toughness from ideal-strength calculations

“…[76][77][78] These applications often include high stress states that necessitate an understanding of mechanical properties, including fracture behavior. Thin film TiN has been reported experimentally to have a fracture toughness of about 2.3-2.9 MPa ffiffiffiffi m p , 24,25 in good agreement with our lower-bound calculation of 1.98 MPa ffiffiffiffi m p . The overall agreement between our calculations and experimental values for TiC and TiN suggests that this method may work well for other technical ceramics and semiconductors.…”

“…Fig. 4 Comparison of fracture toughness values measured experimentally for both polycrystalline and single crystalline samples 6,[22][23][24][25]31,[47][48][49][50][51][52][53][54][55][56][57][58][59][60][61] to those calculated using fracture energies estimated from the integral stress-displacement method. All markers that lie above the black diagonal line have higher experimental fracture toughness values than calculated fracture toughness values.…”

“…Ideal strength calculations were undertaken for TiC and TiN. TiC and TiN were selected because their mechanical properties are of interest for practical applications and their fracture behavior is relatively well characterized experimentally [22][23][24][25] and computationally. 26 All density functional theory (DFT) calculations were performed by the Vienna ab initio Simulation Package (VASP).…”

Наноиндентирование И Механические Свойства Материалов В Субмикро- И Наношкале. Недавние Результаты И Достижения (О Б З О Р)

“…Для упрощения процедуры вырезания ионным пучком микробалочки из массива часто выполняют ее треугольной или пятиугольной в сечении [191,192]. Описанные методы и приемы опробованы и использовались на макрооднородных монокристаллических, аморфных, композитных материалах, высокоэнтропийных и интерметаллических сплавах [119,163,164], пленочных керамических покрытиях (как для определения их собственных свойств, так и энергии адгезии к подложке) [193][194][195]. В [196][197][198] этими методами определяли условия перехода от вязкого к хрупкому разрушению (в частности, температуру и размеры пластической зоны в вершине трещины), а в [199] -закономерности водородного охрупчивания.…”

“…Эта обширная тема имеет свою специфику, особенно ярко проявляющуюся и востребованную в нанотрибологии [193,194,241], и заслуживает отдельного обзора. Здесь лишь сошлемся на несколько недавних, наиболее принципиальных и интересных работ [71,185,195,242,243]. В них используется как классическая техника NI, так и основанная на вырезании образцов с помощью FIB [243], применяемые как при комнатной, так и повышенной (до 1000 K) температуре [195].…”