CSM の器械からの Microindentation のテスター (MHT) を使用して Microindentation の間のアコースティックエミッションの測定

カバーされるトピック

導入
アコースティックエミッションはである何
Microindentation の間の音響信号を得る利点
結論

導入

大きさおよび薄膜両方システムのほとんどの共通の microindentation の測定は材料の硬度および弾性率の決定に焦点を合わせます。 ただし、多くの物質的なシステムで、ロード深さ関係の不連続は頻繁にフィルムの障害、薄片分離、転位の動きまたは相変化が行われるかもしれない材料で、特に観察することができます。 アコースティックエミッションを使用してある特定の物理的な現象の性格描写はイベントの大きさそしてタイプ両方の正確な in-situ 測定を提供できます。

いろいろな材料の刻み目の間のアコースティックエミッションの動作の前の調査は原因となったかどれがエネルギーの音響リリースのイベントが発生する速度がイベントの種類に関連させることができることを示しました。 microindentation により離散を引き起こすので、集中させたイベント、各々の物理的なイベントを識別し、音響の動作にそれらを関連させる機能はイベントと個々のアコースティックエミッションの署名間の直接比較を可能にします。

アコースティックエミッションはである何

アコースティックエミッションは材料を伝わる音響の波に弾性エネルギーの突然リリースです。 従来、そのような波は 2 つの動作の種類に分かれていました: 破烈の放出および連続的な放出。 破烈の放出は連続的な放出が多くの小さい連結されたイベントのアグロメレーションでありがちである一方単一のイベントと関連付けられる波の離散パケットです。 CSM の器械の Microindentation のテスター (MHT) は 200,000x まで拡大の 65 dB のダイナミックレンジ上の 150 の kHz の頻度と動作するアコースティックエミッションセンサーを組み込みます。 非常に広い動的応答は応用ロード範囲 0.01 - 30 N. 上の取り付けられた刻み目に服従させたときセンサーがほとんどの工学材料の音響のイベントを解決することを可能にします。 センサーは圧子ハウジングに直接損失を最小化するために取付けられ、シグナルは圧縮ひびのイベントの完全な映像を与えるロードおよび深さのシグナルと同時に得られます。

Microindentation の間の音響信号を得る利点

microindentation の間の音響信号を得る個別の利点の 1 つは音響のイベントが実験の間に実際に発生するとき徴候をの提供することです。 図 1 は Vickers の圧子が付いている Si のウエファーで作られる microindentations のための音響の署名の例の範囲を示します。 各ケースでは、挫屈破砕 (割れること) はローディングの部分だけの間に発生しました。 これは割れることがまたある材料の荷を下す段階の間に時々発生できるので興味深い観察です。 この 8 つの例では、最大負荷 (15 N) は各ケースで維持されましたが、ローディングレートは範囲 1 割れることの重大度のローディングレートの影響を調査するために - 250 N/min. に変わりました。

1、 10、 20、 40、 100、 150、 200 そして 250 N/min. の 15 の N. のローディングレートの応用ロードが付いている Si のウエファーで作られる microindentations のための図 1. 典型的なアコースティックエミッションの署名は示されています。

それは最も速いローディングレートが音響信号のレベルに両方および残りの刻み目のそれに続く光学顕微鏡検査観察される最も厳しい割れることで起因することはっきり見ることができます。 Si のウエファーの進歩的なロード複数サイクルの例は図 2. で示されています。 これは材料が 5 つのステップによる応用ロードを高めることによって漸進的に疲れさせているのに割れることがローディングの部分の間にだけ発生することを確認します。 壊れやすい材料のひびは通常単一がサイクルの (同じ最大負荷に) 応用ロード荷を下せばロードが漸進的に応用のよりときより重要です。

図 2. 進歩的なロード複数サイクル (範囲 1 - 10 Si のウエファーの Vickers の圧子との N) 上の 5 つのサイクル。 音響信号は各サイクルのローディングの部分の間に割れることを確認します。

これはより多くのエネルギーが前のケースの材料に運ばれているのであります。 場合によっては、それに続く音響の破烈は元の破烈より強い場合もあり破烈間の時間は音波がサンプルを渡って伝わることができる時間より大いに大きいです。 これは観察される多重イベントがただ音響波の反射ではないが原因となりましたり、個々のイベントですという結論の。 わずか音響エネルギーだけ探知器によって取られ、わずか解放された弾性エネルギーだけ音響エネルギーに変換されることがまた覚えられているべきです。 シグナルが使用されるセンサーの帯域幅によって限定されるのにイベントの強さの半定量的な測定で着く機能は分析のそれに魅力的な方法をします。

図 3 は厚さ 3 の µm のチタニウムの窒化物の薄膜の microindentation のための音響の署名を示します。 再度、主要な音響のイベントはローディング段階の間に観察され、対応する割れることは残りの押印のまわりで観察されます。 コーティングの場合には、音響信号はコーティングと基板間のとらわれの強さの徴候を与えるかもしれません: コーティングが不完全に担保付きなら、少しエネルギーは薄片分離の間に解放されるかもしれません。

鋼鉄基板のチタニウムの窒化物のコーティング (厚さ 3 の µm) の 10 N の (TiN)応用ロードとの microindentation のための図 3. 音響の署名。

コーティングの薄片分離の間に解放される弾性エネルギーは量的に測定することができるので (ロード深さのカーブから) 解放された弾性エネルギーにある特定のセンサーのエネルギー出力に目盛りを付けることは可能であることができます。

結論

いずれにしても、アコースティックエミッションの測定は物理的な現象と対応するアコースティックエミッションのシグナル間の関係を明らかにするための大きい約束を示します。 そのような測定の機能は壊れやすい故障事象、また始められた精密な時の大きさのライトを取除けます。

ソース: CSM の器械

このソースのより多くの情報のために CSM の器械を訪問して下さい

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

Last Update: 9. December 2014 19:50

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit