Strain rate analysis in bulge test

Abstract

Önemli bir mekanik karakterizasyon tekniği olan şişirme deneyi, mikron-altı kalınlıktaki altın ince filmlerin sabit gerilim hızı koşullarındaki akma mukavemetini ölçmek için özelleştirildi. Altının baskı-gerilim davranışı ince uzun bir dikdörtgen diyaframın şişirme methodu ile ölçülen basınç-esneme davranışından elde edildi. Sabit gerilim hızı koşulu hali hazırda var olan bir analitik modelden türetildi ve deney düzeneğinin otomasyonuna dahil edildi. 500 nm kalınlıktaki diyaframlar yaygın olarak kullanılan Silikon mikro fabrikasyon tekniğiyle üretildi. Numune hazırlanması, deney düzeneğinin detayları, deneyel prosedür ve data alımı-işlenmesi etraflıca değerlendirildi. Elastik modül kalıp halindeki altın malzemenin elastik modülünden düşük bulundu; kristal yapı analizleri ve literatürdeki değerler mevcut durumu destekledi. Malzemenin akma mukavemetinin artan gerilim hızına bağlı olarak arttığı gözlemlendi.

A powerful mechanical characterization method applicable to sub-micron membranes is qualified to determine strain rate dependent yield behavior of free standing gold films. In this technique, the stress-strain behavior of gold is determined from the pressure-deflection behavior of a long rectangular diaphragm. Constant strain rate condition is derived from a readily available analytical model and implemented to the automation facility. A traditional silicon micromachining technique is performed to open 500 nm thick gold diaphragms. The significant considerations on sample preparation, experimental procedure and data acquisition are evaluated. Young?s modulus is measured smaller than the bulk value which is verified by the literature and the crystallographic texture analysis. Residual stress and yield strain is found to be in agreement with finite element simulations. The yield stress of gold films differed considerably at different strain rates increasing at rapid measurements.