Mesure d'Émission Acoustique pendant le Microindentation utilisant L'Appareil De Contrôle de Microindentation (MHT) des Instruments de CSM

Sujets Couverts

Introduction
Ce Qui est Émission Acoustique
Avantages de Saisir le Signal Acoustique Pendant le Microindentation
Conclusion

Introduction

La Plupart Des mesures communes de microindentation dans des systèmes en vrac et de film mince se concentrent sur la détermination du module de dureté et élastique du matériau. Cependant, dans beaucoup des systèmes matériels, on peut souvent observer des discontinuités dans la relation de charge-profondeur, particulièrement en matériaux où la défaillance de film, le décollement, le mouvement de dislocation ou la modification de phase ont pu s'être produits. La Caractérisation de certains phénomènes matériels utilisant l'émission acoustique peut fournir une mesure in-situ précise de l'importance et de type d'événement.

Les études Précédentes sur le comportement d'émission acoustique pendant l'indentation d'un grand choix de matériaux ont prouvé que la vitesse à laquelle un événement se produit peut être marquée avec le type d'événement ce qui a mené à la release de l'énergie acoustique. Puisque le microindentation entraîne discret, les événements localisés, la capacité de recenser chaque événement matériel et de les marquer avec le comportement acoustique permet une comparaison directe entre l'événement et la signature individuelle d'émission acoustique.

Ce Qui est Émission Acoustique

L'émission Acoustique est la release subite de l'énergie élastique dans les ondes acoustiques qui se déplacent par le matériau. Traditionnellement, de telles ondes ont été séparées dans deux types de comportement : émission de paquet d'impulsions et émission continue. Une émission de paquet d'impulsions est un paquet discret des ondes associées avec un événement unique, attendu que l'émission continue tend à être une agglomération de beaucoup d'événements liés par petit. L'Appareil De Contrôle de Microindentation d'Instruments de CSM (MHT) comporte un senseur d'émission acoustique fonctionnant avec une fréquence de 150 kilohertz sur une dynamique du DB 65 avec l'amplification jusqu'à 200,000x. Une réponse dynamique si large permet au senseur de résoudre des événements acoustiques en la plupart des matériaux de bureau d'études une fois soumise à l'indentation équipée sur le domaine appliqué de charge 0,01 - 30 N. Le senseur est monté directement sur le capot de pénétrateur pour réduire au maximum des pertes et son signe est saisi simultanément avec les signes de charge et de profondeur de donner une image complète d'un événement compressif de fracture.

Avantages de Saisir le Signal Acoustique Pendant le Microindentation

Un des avantages distincts de saisir le signal acoustique pendant le microindentation est qu'il fournit un signe de quand l'événement acoustique se produit réellement pendant l'expérience. Fig. 1 affiche un domaine des exemples des signatures acoustiques pour des microindentations effectués sur un disque de SI avec un pénétrateur de Vickers. Dans chaque cas, la fracture fragile (fêler) s'est produite pendant la partie de chargement seulement. C'est une observation intéressante parce que fêler peut parfois également se produire pendant la phase de déchargement en quelques matériaux. Dans ces huit exemples, la charge maximum (15 N) a été mis à jour dans chaque cas, mais le taux de chargement a été varié au-dessus du N/min. du domaine 1 - 250 afin de vérifier l'influence du taux de chargement sur la gravité de fêler.

Le Schéma 1. signatures Particulières d'émission acoustique pour des microindentations effectués sur un disque de SI avec la charge appliquée de 15 taux de chargement De N. de 1, 10, 20, 40, 100, 150, 200 et 250 N/min. sont affichés.

Il peut de manière dégagée voir que le taux de chargement le plus rapide résulte en fêler le plus grave, observé les deux du niveau du signal acoustique et microscopie optique ultérieure de l'indentation résiduelle. Un exemple d'un multicycle graduel de charge sur un disque de SI est affiché dans Fig. 2. Ceci confirme que fêler se produit seulement pendant la partie de chargement quoique le matériau soit graduel fatigué en augmentant la charge appliquée par cinq phases. La Fracture en matériaux fragiles est habituellement plus significative quand la charge est graduel appliquée que si un unique charge-décharge le cycle (à la même charge maximum) était appliqué.

Le Schéma 2. multicycle Graduel de charge (5 cycles sur domaine 1 - 10 N) avec un pénétrateur de Vickers sur un disque de SI. Le signal Acoustique confirme fêler pendant la partie de chargement de chaque cycle.

C'est parce que plus d'énergie est cheminée dans le matériau dans le cas ancien. Dans certains cas, les paquets d'impulsions acoustiques ultérieurs peuvent être plus intenses que le paquet d'impulsions initial, et le temps entre les paquets d'impulsions est beaucoup plus grand que le temps l'où une onde sonore peut se déplacer en travers de l'échantillon. Ceci mène à la conclusion que les événements multiples observés ne sont pas simplement des réflexions des ondes acoustiques, mais est différents événements. Il devrait également retrouver que seulement une fraction de l'énergie acoustique est captée par le détecteur, et seulement une fraction de l'énergie élastique relâchée est convertie en énergie acoustique. Quoique le signe soit limité par la largeur de bande du senseur utilisé, la capacité d'obtenir à une mesure semi-quantitative de force d'événement lui effectue une méthode d'analyse attrayante.

Le Schéma 3 affiche la signature acoustique pour un microindentation sur un film mince Titanique de Nitrure de µm de l'épaisseur 3. De Nouveau, les événements acoustiques principaux sont observés pendant la phase de charge et fêler correspondant est observé autour de l'empreinte résiduelle. Dans le cas d'une couche, le signal acoustique peut donner un signe de la force en esclavage entre la couche et le substrat : si la couche est mauvais métallisée, alors peu d'énergie peut être relâchée pendant le décollement.

Le Schéma 3. signature Acoustique pour un microindentation avec la charge appliquée de 10 N sur une couche Titanique (TiN) de Nitrure (µm d'épaisseur 3) sur un substrat en acier.

Puisque l'énergie élastique relâchée pendant le décollement de couche peut être quantitativement mesurée (de la courbure de charge-profondeur) il pourrait être possible d'étalonner la sortie d'énergie d'un senseur donné à l'énergie élastique relâchée.

Conclusion

En tous cas, la promesse grande d'expositions de mesure d'émission acoustique pour indiquer la relation entre les phénomènes matériels et l'émission acoustique correspondante signalent. Une Telle capacité de mesure pourra jeter une certaine lumière sur l'importance d'un événement de défaillance fragile ainsi que du moment précis où elle a été initiée.

Source : Instruments de CSM

Pour plus d'informations sur cette source visitez s'il vous plaît les Instruments de CSM

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

Last Update: 9. December 2014 19:41

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