Indenting glasses with indenters of varying stiffness and sharpness

doi:10.60692/vcztw-20x38

Published March 1, 2023 | Version v1

Publication Open

Indenting glasses with indenters of varying stiffness and sharpness

1. Aalborg University
2. Indian Institute of Technology Delhi
3. University of California, Los Angeles

In this study, the effects of both indenter sharpness and stiffness on the indentation response of oxide glasses have been investigated. Using five different indenters, the indentation response in terms of glass deformation mechanism, cracking behavior, and hardness has been examined for three glasses (sodium silicate, sodium borate, and sodium borosilicate). For right square-based pyramidal diamond indenters with varying tip angle, increased indenter sharpness reduces the magnitude of the indentation size effect. Additionally, increased indenter sharpness lowers the crack initiation resistance, which is linked to a reduction of densification. For indenters with the same geometry but made of different materials, the effect of the indenter material is insignificant when the indenter is substantially stiffer than the specimen. When the stiffness of the indenter is only slightly higher or similar to that of the sample, substantial deformation of the indenter occurs, reducing the effective indenter sharpness and hence affecting the indentation response.

Translated Descriptions

This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في هذه الدراسة، تم التحقيق في آثار كل من حدة المسافة البادئة والتصلب على استجابة المسافة البادئة لنظارات الأكسيد. باستخدام خمسة مسافات بادئة مختلفة، تم فحص استجابة المسافة البادئة من حيث آلية تشوه الزجاج وسلوك التكسير والصلابة لثلاثة أكواب (سيليكات الصوديوم وبورات الصوديوم وبوروسيليكات الصوديوم). بالنسبة للمسافات البادئة للماس الهرمي القائم على المربع الأيمن بزاوية طرف متفاوتة، فإن زيادة حدة المسافة البادئة تقلل من حجم تأثير حجم المسافة البادئة. بالإضافة إلى ذلك، فإن زيادة حدة الإدخال تقلل من مقاومة بدء الشقوق، والتي ترتبط بتقليل التكثيف. بالنسبة للمسافات البادئة التي لها نفس الشكل الهندسي ولكنها مصنوعة من مواد مختلفة، يكون تأثير مادة المسافة البادئة غير مهم عندما تكون المسافة البادئة أكثر صلابة من العينة. عندما تكون صلابة المسافة البادئة أعلى قليلاً أو مشابهة لتلك الخاصة بالعينة، يحدث تشوه كبير في المسافة البادئة، مما يقلل من حدة المسافة البادئة الفعالة وبالتالي يؤثر على استجابة المسافة البادئة.

Translated Description (French)

Dans cette étude, les effets de la netteté et de la rigidité de l'indenteur sur la réponse à l'indentation des verres à oxyde ont été étudiés. À l'aide de cinq indenteurs différents, la réponse à l'indentation en termes de mécanisme de déformation du verre, de comportement à la fissuration et de dureté a été examinée pour trois verres (silicate de sodium, borate de sodium et borosilicate de sodium). Pour les indenteurs de diamant pyramidaux à base carrée droite avec un angle de pointe variable, une netteté accrue de l'indenteur réduit l'ampleur de l'effet de taille de l'indentation. De plus, une netteté accrue du pénétrateur réduit la résistance à l'amorçage des fissures, ce qui est lié à une réduction de la densification. Pour les pénétrateurs ayant la même géométrie mais faits de matériaux différents, l'effet du matériau du pénétrateur est insignifiant lorsque le pénétrateur est sensiblement plus rigide que l'échantillon. Lorsque la rigidité de l'indenteur n'est que légèrement supérieure ou similaire à celle de l'échantillon, une déformation substantielle de l'indenteur se produit, réduisant la netteté effective de l'indenteur et affectant ainsi la réponse à l'indentation.

Translated Description (Spanish)

En este estudio, se han investigado los efectos tanto de la nitidez como de la rigidez del indentador en la respuesta de indentación de los vidrios de óxido. Utilizando cinco indentadores diferentes, se ha examinado la respuesta de indentación en términos de mecanismo de deformación del vidrio, comportamiento de agrietamiento y dureza para tres vidrios (silicato de sodio, borato de sodio y borosilicato de sodio). Para indentadores de diamante piramidal de base cuadrada derecha con ángulo de punta variable, el aumento de la nitidez del indentador reduce la magnitud del efecto del tamaño de la indentación. Además, el aumento de la nitidez del indentador reduce la resistencia al inicio de grietas, lo que está relacionado con una reducción de la densificación. Para indentadores con la misma geometría pero hechos de diferentes materiales, el efecto del material del indentador es insignificante cuando el indentador es sustancialmente más rígido que la muestra. Cuando la rigidez del indentador es solo ligeramente mayor o similar a la de la muestra, se produce una deformación sustancial del indentador, lo que reduce la nitidez efectiva del indentador y, por lo tanto, afecta la respuesta de indentación.

Files