Medición de la Emisión Acústica durante Microindentation usando El Probador de Microindentation (MHT) de los Instrumentos del CSM

Temas Revestidos

Introducción
Cuál es Emisión Acústica
Ventajas de Detectar la Señal Acústica Durante Microindentation
Conclusión

Introducción

La Mayoría de las mediciones comunes del microindentation en sistemas del bulto y de la película fina se centran en la determinación del módulo del endurecimiento y de elástico del material. Sin Embargo, en muchos sistemas materiales, las descontinuidades en el lazo de la carga-profundidad se pueden observar a menudo, especialmente en los materiales donde el incidente de la película, la exfoliación, el movimiento de la dislocación o el cambio de fase pudieron haber ocurrido. La Caracterización de ciertos fenómenos físicos usando la emisión acústica puede proporcionar a una medición "in-situ" exacta de la magnitud y del tipo de acción.

Los estudios Anteriores en el comportamiento de la emisión acústica durante el sangrado de márgenes de una variedad de materiales han mostrado que la velocidad a la cual una acción ocurre se puede correlacionar al tipo de acción cuál llevó al desbloquear de la energía acústico. Puesto Que el microindentation causa discreto, las acciones localizadas, la capacidad de determinar cada acción física y de correlacionarlo al comportamiento acústico permite una comparación directa entre la acción y la firma individual de la emisión acústica.

Cuál es Emisión Acústica

La emisión Acústica es el desbloquear súbito de la energía de elástico en las ondas acústicas que viajan a través del material. Tradicionalmente, tales ondas se han separado en dos tipos de comportamiento: emisión de la explosión y emisión contínua. Una emisión de la explosión es un paquete discreto de ondas asociadas a una única acción, mientras que la emisión contínua tiende a ser una aglomeración de muchas pequeñas acciones ligadas. El Probador de Microindentation de los Instrumentos del CSM (MHT) incorpora un sensor de la emisión acústica operatorio con una frecuencia de 150 kilociclos sobre un rango dinámico de la polarización del revelador 65 con la amplificación hasta 200,000x. Una reacción dinámica tan amplia permite al sensor resolver acciones acústicas en la mayoría de los materiales de ingeniería cuando está sujetada al sangrado de márgenes equipado sobre el rango aplicado 0,01 - 30 N. de la carga. El sensor se monta directamente en la unidad del penetrador para disminuir bajas y su señal se detecta simultáneamente con las señales de la carga y de la profundidad de dar un retrato completo de una acción compresiva de la fractura.

Ventajas de Detectar la Señal Acústica Durante Microindentation

Una de las ventajas distintas de detectar la señal acústica durante el microindentation es que proporciona a una indicación de cuando la acción acústica ocurre real durante el experimento. La Fig. 1 muestra un rango de ejemplos de las firmas acústicas para los microindentations hechos en un fulminante del Si con un penetrador de Vickers. En cada caso, la fractura quebradiza (el quebrarse) ha ocurrido durante la porción que cargaba solamente. Esto es una observación interesante porque el quebrarse puede a veces también ocurrir durante la fase de descarga en algunos materiales. En estos ocho ejemplos, la carga máxima (15 N) se ha mantenido en cada caso, pero la velocidad de carga se ha variado sobre el N/min. del rango 1 - 250 para investigar la influencia de la velocidad de carga en la severidad de quebrarse.

Se muestra el Cuadro 1. firmas Típicas de la emisión acústica para los microindentations hechos en un fulminante del Si con la carga aplicada de 15 velocidades de Carga del N. de 1, 10, 20, 40, 100, 150, 200 y 250 N/min.

Puede ser visto sin obstrucción que la velocidad de carga más rápida da lugar a quebrarse más severo, observado ambos del nivel de la señal acústica y microscopia óptica subsiguiente del sangrado de márgenes residual. Un ejemplo de un multiciclo progresivo de la carga en un fulminante del Si se muestra en Fig. 2. Esto confirma que el quebrarse ocurre solamente durante la porción que carga aunque el material está siendo fatigado progresivamente aumentando la carga aplicada con cinco pasos de progresión. La Fractura en materiales quebradizos es generalmente más importante cuando la carga es progresivamente aplicada que si un único carga-descarga el ciclo (a la misma carga máxima) era aplicado.

Cuadro 2. multiciclo Progresivo de la carga (5 ciclos sobre el rango 1 - 10 N) con un penetrador de Vickers en un fulminante del Si. La señal Acústica confirma quebrarse durante la porción que carga de cada ciclo.

Esto es porque más energía se está canalizando en el material en el caso anterior. En algunos casos, las explosiones acústicas subsiguientes pueden ser más fuertes que la explosión original, y el tiempo entre las explosiones es mucho mayor que el tiempo en el cual una onda acústica puede viajar a través de la muestra. Esto lleva a la conclusión que las acciones múltiples observadas no son simplemente reflexiones de las ondas acústicas, pero es acciones individuales. Debe también ser recordado que solamente una parte de la energía acústica es tomada por el detector, y solamente una parte de la energía de elástico release/versión está convertida a la energía acústica. Aunque la señal es limitada por la anchura de banda del sensor usado, la capacidad de llegar una medición semiquantitativa de la fuerza de la acción le hace un método de análisis atractivo.

El Cuadro 3 muestra la firma acústica para un microindentation en una película fina del Nitruro Titanium del µm del espesor 3. Una Vez Más las acciones acústicas principales se observan durante la fase del cargamento y el quebrarse correspondiente se observa alrededor de la impresión residual. En el caso de una capa, la señal acústica puede dar una indicación de la fuerza en enlace entre la capa y el substrato: si la capa es mal bajo fianza, después poca energía se puede release/versión durante la exfoliación.

Cuadro 3. firma Acústica para un microindentation con la carga aplicada de 10 N en una capa Titanium (TiN) del Nitruro (µm del espesor 3) en un substrato de acero.

Puesto Que la energía de elástico release/versión durante la exfoliación de la capa puede ser medida cuantitativo (de la curva de la carga-profundidad) podría ser posible calibrar el rendimiento de la energía de un sensor dado a la energía de elástico release/versión.

Conclusión

En todo caso, la medición de la emisión acústica muestra la gran promesa para revelar el lazo entre los fenómenos físicos y la señal correspondiente de la emisión acústica. Tal capacidad de la medición podrá verter una cierta luz en la magnitud de una acción de incidente quebradiza así como del momento exacto en que fue iniciada.

Fuente: Instrumentos del CSM

Para más información sobre esta fuente visite por favor los Instrumentos del CSM

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

Last Update: 9. December 2014 20:00

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