Maß der Akustischen Emission während Microindentation unter Verwendung der Microindentations-Prüfvorrichtung (MHT) von CSM-Instrumenten

Themen Umfaßt

Einleitung
Was Akustische Emission ist
Vorteile des Erwerbs des Akustischen Signals Während Microindentation
Schlussfolgerung

Einleitung

Die Meisten geläufigen microindentation Maße in den Anlagen der Masse und des Dünnfilms konzentrieren sich auf die Bestimmung von Härte und Elastizitätsmodul des Materials. Jedoch in vielen materiellen Anlagen, können Unstimmigkeiten im Belastungtiefe Verhältnis sind, besonders in den Materialien häufig beobachtet werden, in denen Filmversagen möglicherweise, Ablösung, Versetzungsbewegung oder Phasenänderung aufgetreten. Kennzeichnung von bestimmten körperlichen Phänomenen unter Verwendung der akustischen Emission kann ein genaues in-situmaß der Größe und des Baumusters des Ereignisses zur Verfügung stellen.

Vorhergehende Untersuchungen über das Verhalten der akustischen Emission während der Einrückung einer Vielzahl der Materialien haben gezeigt, dass die Drehzahl, an der ein Ereignis auftritt, mit dem Baumuster des Ereignisses aufeinander bezogen werden kann, welches zu die akustische Energiefreisetzung führte. Da microindentation getrenntes verursacht, erlaubt lokalisierte Ereignisse, die Fähigkeit, jedes körperliche Ereignis zu kennzeichnen und sie mit dem akustischen Verhalten aufeinander zu beziehen einen direkten Vergleich zwischen dem Ereignis und der einzelnen Unterzeichnung der akustischen Emission.

Was Akustische Emission ist

Akustische Emission ist die plötzliche Freigabe der elastischen Energie in akustische Wellen, die durch das Material sich fortpflanzen. Traditionsgemäß sind solche Wellen in zwei Baumuster Verhalten getrennt worden: Impulsemission und kontinuierliche Emission. Eine Impulsemission ist ein getrenntes Paket von den Wellen, die mit einem einzelnen Ereignis verbunden sind, während kontinuierliche Emission neigt, eine Agglomeration vieler kleinen verbundenen Ereignisse zu sein. Die CSM-Instrumente Microindentations-Prüfvorrichtung (MHT) enthält einen Fühler der akustischen Emission, der mit einer Frequenz von 150 kHz über Dynamikwerten DB 65 mit Verstärkung bis zu 200,000x funktioniert. Solch Eine breite dynamische Resonanz aktiviert den Fühler, akustische Ereignisse in den meisten Technikmaterialien zu lösen, wenn sie instrumentierter Einrückung über dem angewandten Messbereich 0,01 - 30 N. unterworfen wird. Der Fühler wird direkt am Zahnwalzengehäuse montiert, um Verluste herabzusetzen und sein Signal wird gleichzeitig mit den Belastungs- und Tiefensignalen, ein Vollbild eines zusammenpressenden Bruchereignisses zu geben erworben.

Vorteile des Erwerbs des Akustischen Signals Während Microindentation

Einer der eindeutigen Vorteile des Erwerbs des akustischen Signals während des microindentation ist, dass er eine Anzeige über liefert, wenn das akustische Ereignis wirklich während des Experimentes auftritt. Fig. 1 zeigt eine Reichweite der Beispiele von akustischen Unterzeichnungen für die microindentations, die auf einem Siwafer mit einer Vickers-Zahnwalze gemacht werden. In jedem Fall ist spröder Bruch (Knacken) während nur des belastenden Teils aufgetreten. Dieses ist eine interessante Beobachtung, weil das Knacken während der Entlastungsphase in etwas Materialien manchmal auch auftreten kann. In diesen acht Beispielen das Höchstlast (15 N) ist in jedem Fall gewartet worden, aber die Belastungsrate ist über das Reichweite 1 - 250 N/min. unterschieden worden, um den Einfluss der Belastungsrate auf die Schwere des Knackens nachzuforschen.

Abbildung 1. Typische Unterzeichnungen der akustischen Emission für die microindentations, die auf einem Siwafer mit angewandter Belastung von 15 N.-Belastungsraten von 1, 10, 20, 40, 100, 150, 200 und 250 N/min. gemacht werden, werden gezeigt.

Es kann offenbar gesehen werden, dass die schnellste Belastungsrate das schwerste Knacken ergibt, beobachtet beiden aus dem Niveau des akustischen Signals und nachfolgender optischer Mikroskopie der Resteinrückung. Ein Beispiel eines progressiven Belastungsmehrfachdurchlaufs auf einem Siwafer wird in der Feige gezeigt. 2. Dieses bestätigt, dass das Knacken nur während des belastenden Teils auftritt, selbst wenn das Material nach und nach ermüdet wird, indem man die angewandte Belastung durch fünf Schritte erhöht. Bruch in den spröden Materialien ist normalerweise beträchtlicher, wenn die Belastung nach und nach angewandt als ist, wenn ein einzelnes Schleife (zum gleichen Höchstlast) war angewandt Belastung-aus dem Programm nehmen.

Abbildung 2. Progressiver Belastungsmehrfachdurchlauf (5 Schleifen über Reichweite 1 - 10 N) mit einer Vickers-Zahnwalze auf einem Siwafer. Akustisches Signal bestätigt das Knacken während des belastenden Teils jeder Schleife.

Dieses ist, weil mehr Energie in das Material im ehemaligen Fall kanalisiert wird. In einigen Fällen können die nachfolgenden akustischen Impulse als der ursprüngliche Impuls stärker sein, und die Zeit zwischen Impulsen ist viel größer als die Zeit, in der eine Schallwelle über der Probe sich fortpflanzen kann. Dieses führt zu die Schlussfolgerung, dass die mehrfachen beobachteten Ereignisse nicht bloß Reflexionen der akustischen Wellen sind, aber ist einzelne Ereignisse. An Es sollte auch erinnert werden, dass nur ein Bruch der Schallenergie durch den Detektor aufgehoben wird und nur ein Bruch der freigegebenen elastischen Energie in Schallenergie konvertiert wird. Selbst wenn das Signal durch die Bandweite des verwendeten Fühlers begrenzt wird, macht die Fähigkeit, zu einem semiquantitativen Maß der Ereignisstärke zu kommen es ein anziehendes Berechnungsverfahren.

Abbildung 3 zeigt die akustische Unterzeichnung für ein microindentation auf einem Dünnfilm des TitanNitrids von Stärke 3 µm. Wieder werden die akustischen hauptsächlichereignisse während der Belastungsphase beobachtet und das entsprechende Knacken wird um das Restimpressum beobachtet. Im Falle einer Beschichtung gibt das akustische Signal möglicherweise eine Anzeige über die Haftfestigkeit zwischen der Beschichtung und der Substratfläche: wenn die Beschichtung schlecht geklebt ist, dann wird wenig Energie während der Ablösung freigegeben möglicherweise.

Abbildung 3. Akustische Unterzeichnung für ein microindentation mit angewandter Belastung von 10 N auf einer TitanNitrid (TiN)beschichtung (Stärke 3 µm) auf einer Stahlsubstratfläche.

Da die elastische Energie, die während der Beschichtungsablösung freigegeben wird, quantitativ gemessen werden kann (von der Belastungtiefe Kurve) könnte es möglich sein, die Energieausgabe eines gegebenen Fühlers zur elastischen freigegebenen Energie zu kalibrieren.

Schlussfolgerung

Auf jeden Fall zeigt akustische Emissionsmessung großes Versprechen für das Aufdecken des Verhältnisses zwischen körperlichen Phänomenen und dem entsprechenden Signal der akustischen Emission. Solche Maßfähigkeit ist in der Lage, etwas Leuchte auf der Größe eines spröden Fehlerereignisses sowie des genauen Momentes zu verschütten, als sie initialisiert wurde.

Quelle: CSM-Instrumente

Zu mehr Information über diese Quelle besuchen Sie bitte CSM-Instrumente

Date Added: Jan 15, 2010 | Updated: Dec 2, 2014

Last Update: 9. December 2014 19:45

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