Misura di Emissione Acustica durante il Microindentation facendo uso Del Tester di Microindentation (MHT) dagli Strumenti di CSM

Argomenti Coperti

Introduzione
Che Cosa è Emissione Acustica
Vantaggi di Acquisto del Segnale Acustico Durante il Microindentation
Conclusione

Introduzione

La Maggior Parte delle misure comuni di microindentation sia nei sistemi della pellicola sottile che alla rinfusa mettono a fuoco sulla determinazione del modulo elastico e di durezza del materiale. Tuttavia, in molti sistemi materiali, le discontinuità nella relazione di caricamento-profondità possono essere osservate spesso, particolarmente in materiali in cui l'errore della pellicola, la delaminazione, il movimento della dislocazione o il cambiamento di fase possono accadere. La Caratterizzazione di determinati fenomeni fisici facendo uso di emissione acustica può fornire una misura in situ accurata sia della grandezza che del tipo di evento.

Gli studi Precedenti sul comportamento dell'emissione acustica durante la dentellatura di vari materiali hanno indicato che la velocità a cui un evento si presenta può essere correlata al tipo di evento quale piombo alla versione di energia acustica. Poiché il microindentation causa discreto, gli eventi localizzati, la capacità di identificare ogni evento fisico e correlarle al comportamento acustico permette un confronto diretto fra l'evento e l'impronta determinata dell'emissione acustica.

Che Cosa è Emissione Acustica

L'emissione Acustica è la versione improvvisa di energia elastica nelle onde acustiche che attraversano through il materiale. Tradizionalmente, tali onde sono state separate in due tipi di comportamenti: emissione di burst ed emissione continua. Un'emissione di burst è un pacchetto discreto di onde connesse con un singolo evento, mentre l'emissione continua tende ad essere un'agglomerazione di molti piccoli eventi collegati. Il Tester di Microindentation degli Strumenti di CSM (MHT) incorpora un sensore dell'emissione acustica che funziona con una frequenza di 150 chilocicli sopra una gamma dinamica del dB 65 con l'amplificazione fino a 200,000x. Così ampia reazione dinamica permette al sensore di risolvere gli eventi acustici nella maggior parte dei materiali per il settore meccanico una volta sottoposta alla dentellatura fornita sopra gli intervalli applicato 0,01 - 30 N. del caricamento. Il sensore è montato direttamente sull'alloggio del penetratore per minimizzare le perdite ed il suo segnale si acquista simultaneamente con i segnali di profondità e del caricamento dare una maschera completa di un evento compressivo di frattura.

Vantaggi di Acquisto del Segnale Acustico Durante il Microindentation

Uno dei vantaggi distinti di acquisto del segnale acustico durante il microindentation è che fornisce un'indicazione di quando l'evento acustico realmente si presenta durante l'esperimento. La Fig. 1 mostra un intervallo degli esempi delle impronte acustiche per i microindentations fatti su un wafer di Si con un penetratore di Vickers. In ogni caso, la rottura per fragilità (incrinare) si è presentata durante la parte di carico soltanto. Ciò è un'osservazione interessante perché incrinare può a volte anche accadere durante la fase scaricante in alcuni materiali. In questi otto esempi, il caricamento massimo (15 N) sono stati mantenuti in ogni caso, ma il tasso di carico è stato variato sopra il N/min. degli intervalli 1 - 250 per studiare l'influenza del tasso di carico sulla severità di criccatura.

La Figura 1. impronte Tipiche dell'emissione acustica per i microindentations fatti su un wafer di Si con un caricamento applicato di 15 tassi di carico Del N. di 1, 10, 20, 40, 100, 150, 200 e 250 N/min. è indicata.

Può essere veduto chiaramente che il tasso di carico più veloce deriva nella criccatura più severa, osservata entrambi dal livello del segnale acustico e microscopia ottica successiva della dentellatura residua. Un esempio di un multicycle progressivo del caricamento su un wafer di Si è indicato nella Fig. 2. Ciò conferma che incrinare si presenta soltanto durante la parte di carico anche se il materiale sta affaticando progressivamente aumentando il caricamento applicato con cinque punti. La Frattura in materiali friabili è solitamente più significativa quando il caricamento è progressivamente applicato che se un singolo caricamento-scarica il ciclo (allo stesso caricamento massimo) fosse applicato.

Figura 2. multicycle Progressivo del caricamento (5 cicli sopra intervalli 1 - 10 N) con un penetratore di Vickers su un wafer di Si. Il segnale Acustico conferma la criccatura durante la parte di carico di ogni ciclo.

Ciò è perché più energia sta incanalanda nel materiale nel precedente caso. In alcuni casi, i burst acustici successivi possono essere più forti del burst originale ed il tempo fra i burst è molto maggior del tempo in cui un'onda sonora può viaggiare attraverso il campione. Ciò porta alla conclusione che gli eventi multipli osservati non sono soltanto riflessi delle onde acustiche, ma è diversi eventi. Dovrebbe anche essere ricordato che soltanto una frazione dell'energia acustica è presa dal rivelatore e soltanto una frazione dell'energia elastica rilasciata è convertita in energia acustica. Anche se il segnale è limitato dalla larghezza di banda del sensore utilizzato, la capacità di arrivare ad una misura semiquantitativa di concentrazione di evento le rende un metodo di analisi supplichevole.

Figura 3 mostra l'impronta acustica per un microindentation su una pellicola sottile del Nitruro Di Titanio del µm di spessore 3. Di Nuovo, gli eventi acustici principali sono osservati durante la fase di caricamento e la criccatura corrispondente è osservata intorno all'impronta residua. Nel caso di un rivestimento, il segnale acustico può dare un'indicazione della concentrazione schiava fra il rivestimento ed il substrato: se il rivestimento è male tenuto da adesivo, quindi poca energia può essere rilasciata durante la delaminazione.

Figura 3. impronta Acustica per un microindentation con un caricamento applicato di 10 N su un rivestimento Di Titanio (TiN) del Nitruro (µm di spessore 3) su un substrato d'acciaio.

Poiché l'energia elastica rilasciata durante la delaminazione del rivestimento può essere misurata quantitativamente (dalla curva di caricamento-profondità) potrebbe essere possibile calibrare l'output di energia di un sensore dato all'energia elastica rilasciata.

Conclusione

Comunque, la misura dell'emissione acustica mostra la grande promessa per rivelare la relazione fra i fenomeni fisici ed il segnale corrispondente dell'emissione acustica. Tale capacità di misura potrà fare un certo indicatore luminoso sulla grandezza di un evento di errore friabile come pure del momento preciso in cui è stata iniziata.

Sorgente: Strumenti di CSM

Per ulteriori informazioni su questa sorgente visualizzi prego gli Strumenti di CSM

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

Last Update: 9. December 2014 19:47

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