Promotie R.J. Dikken: metal contacts

27 februari 2017 | 15:00
plaats: Aula, TU Delft
door Webredactie

Friction and plasticity of micro- and nano-scale metal contacts. Promotor 1: Prof.dr. B.J. Thijsse (3mE), Promotor 2: Prof.dr.ir. L. Nicola (3mE).

Duurzaamheid is een integraal deel van de huidige maatschappij. Dit maakt het van groot belang om wrijving, zijnde een belangrijke oorzaak van energiedissipatie, grondig te begrijpen. Wrijving van ruwe oppervlakken in contact is een fysisch verschijnsel waarbij meerdere lengte- en tijdschalen betrokken zijn, wat een volledig begrip van wrijving compliceert. De fundamentele studie gepresenteerd in dit proefschrift heeft als doel het uitbreiden van de bestaande kennis van wrijving.

In dit werk wordt een bottom-up benadering gevolgd en wordt wrijving en plasticiteit van micro and nanoschaal metalen contacten onderzocht gebruikmakend van computationele methoden. In de microschaal is de plastische schuifrespons van enkelvoudige asperities bestudeerd middels discrete dislocatie dynamica. Dit is een methode die middelt over atomen, maar wel de intrinsieke lengteschaal van plastische vervorming implementeert, waardoor de methode in staat is grootteafhankelijkheid te voorspellen. Een van de belangrijkste bevindingen is dat het contactoppervlak, en niet het volume van de asperity, de plastische response controleert.

De studie van contact en wrijving in de nanoschaal vereist atomistische simulaties. Het botsen van dislocaties op metalen interfaces kan de plastische response significant beïnvloeden tijdens contact. Hierom wordt het botsgedrag van dislocaties op metalen contacten bestudeerd middels moleculaire dynamica. Een nieuwe definitie voor de contactkarakterisatie is geïntroduceerd: de atomaire contactruwheid. De bevindingen laten zien dat de ruwheid het dislocatie-botsgedrag, i.e. absorptie en re-nucleatie, controleert.

Het botsen van dislocaties op interfaces resulteert in gestapte contacten. Het wrijvingsgedrag van zulke atomair gestapte nanoschaal contacten is bestudeerd middels moleculaire dynamica simulaties. Meerdere relaxatiemechanismen, zoals lokale contactslip en stapbeweging, doen zich simultaan voor. Het bewegen van de stap in het contactoppervlak leidt lokaal tot contactmigratie loodrecht op het contactvlak, resulterend in vacatureformatie in het gekristalliseerde deel van het kristal, wat het dislocatiegedrag op grotere schaal kan beïnvloeden. De bevindingen tonen dat wrijving van atomair gestapte contacten een zelf-organiserende kritische toestand heeft. Interessant genoeg leidt wrijving voor bepaalde stapconfiguraties tot significante atomaire herschikking van het contact (zelf-organisatie van de stappen), wat resulteert in een plotselinge overgang van ongelijkmatig naar vloeiend glijden.

Dit proefschrift verschaft inzicht in de verschillende energiedissipatiemechanismen tijdens wrijving van micro- and nanoschaal metalen contacten. De fundamentele inzichten uit dit werk kunnen worden gebruikt voor de ontwikkeling van een multischaal model van wrijving.

Meer informatie?
Voor inzage in proefschriften van de promovendi kunt u kijken in de TU Delft Repository, de digitale vindplaats van openbare publicaties van de TU Delft. Proefschriften zullen binnen een paar weken na de desbetreffende promotie in de Repository te vinden zijn.

© 2017 TU Delft

Metamenu