Meting van Akoestische Emissie die tijdens Microindentation het Meetapparaat Microindentation (MHT) gebruiken van Instrumenten CSM

Besproken Onderwerpen

Inleiding
Wat Akoestische Emissie is
Voordelen om Akoestisch Signaal Tijdens Microindentation Te Verwerven
Conclusie

Inleiding

De Meeste gemeenschappelijke microindentationmetingen in zowel bulk als dunne filmsystemen concentreren zich op de bepaling van hardheid en elastische modulus van het materiaal. Nochtans, in vele materiële systemen, kan de discontinuïteit in de lading-diepte verhouding vaak, vooral in materialen worden waargenomen waar de filmmislukking, de losmaking, de dislocatiebeweging of de faseverandering kunnen voorgekomen zijn. De Karakterisering van bepaalde fysieke fenomenen die akoestische emissie gebruiken kan een nauwkeurige meting in situ van zowel de omvang als type van gebeurtenis verstrekken.

De Vorige studies over het akoestische emissiegedrag tijdens hebben inkeping van een verscheidenheid van materialen aangetoond dat de snelheid waarbij een gebeurtenis voorkomt met het type van gebeurtenis kan worden gecorreleerd dat tot de akoestische versie van energie leidde. Aangezien microindentation afzonderlijke, gelokaliseerde gebeurtenissen veroorzaakt, staat de capaciteit om elke fysieke gebeurtenis te identificeren en hen te correleren met het akoestische gedrag een directe vergelijking tussen de gebeurtenis en de individuele akoestische emissiehandtekening toe.

Wat Akoestische Emissie is

De Akoestische emissie is de plotselinge versie van elastische energie in akoestische golven die door het materiaal reizen. Traditioneel, zijn dergelijke golven gescheiden in twee soorten gedrag: uitbarstings emissie en ononderbroken emissie. Een uitbarstingsemissie is een afzonderlijk pakket van golven verbonden aan één enkele gebeurtenis, terwijl de ononderbroken emissie een agglomeratie van vele kleine onderling verbonden gebeurtenissen neigt te zijn. Het Meetapparaat van Microindentation van Instrumenten CSM (MHT) neemt een akoestische emissiesensor op die met een frequentie van kHz 150 over een dynamische waaier van 65 dB met versterking tot 200,000x werken. Zulk een brede dynamische reactie laat de sensor toe om akoestische gebeurtenissen in de meeste techniekmaterialen op te lossen wanneer onderworpen aan van instrumenten voorzien inkeping over toegepaste ladingswaaier 0.01 - 30 N. De sensor wordt opgezet direct op de indenter huisvesting om verliezen te minimaliseren en zijn signaal wordt verworven gelijktijdig met de lading en dieptesignalen om een volledig beeld van een samenpersende breukgebeurtenis te geven.

Voordelen om Akoestisch Signaal Tijdens Microindentation Te Verwerven

Één van de verschillende voordelen om het akoestische signaal tijdens microindentation te verwerven is dat het een aanwijzing verstrekt van wanneer de akoestische gebeurtenis eigenlijk tijdens het experiment voorkomt. Fig. 1 toont een waaier van voorbeelden van akoestische die handtekeningen voor microindentations op een wafeltje van Si met indenter Vickers worden gemaakt. In elk geval, is de brosse breuk (het barsten) tijdens het ladings slechts gedeelte voorgekomen. Dit is een interessante observatie omdat het barsten soms ook tijdens de het leegmaken fase in sommige materialen kan voorkomen. In deze acht voorbeelden, is de maximumlading (15 N) gehandhaafd in elk geval, maar het ladingstarief is over de waaier 1 - 250 N/min. gevarieerd om de invloed van ladingstarief op de strengheid te onderzoeken van het barsten.

Figuur 1. De Typische akoestische die emissiehandtekeningen voor microindentations op een wafeltje van Si met toegepaste lading van 15 tarieven van de Lading van N. van 1, 10, 20, 40, 100, 150, 200 en 250 N/min. wordt gemaakt worden getoond.

Men kan duidelijk zien dat het snelste ladingstarief in het strengste barsten resulteert, waargenomen zowel van het niveau van het akoestische signaal als de verdere optische microscopie van de overblijvende inkeping. Een voorbeeld van een progressieve lading multicycle op een wafeltje van Si wordt getoond in Fig. 2. Dit bevestigt dat het barsten slechts tijdens het ladingsgedeelte voorkomt alhoewel het materiaal progressief door de toegepaste lading door vijf stappen te verhogen wordt vermoeid. De Breuk in brosse materialen is gewoonlijk significanter wanneer de lading progressief dan wordt toegepast als enig cyclus (aan de zelfde maximumlading) was van toepassing geweest lading-leegmaakt.

Figuur 2. Progressieve lading multicycle (5 cycli over waaier 1 - 10 N) met indenter Vickers op een wafeltje van Si. Het Akoestische signaal bevestigt het barsten tijdens het ladingsgedeelte van elke cyclus.

Dit is omdat meer energie in het materiaal in het vorige geval wordt gekanaliseerd. In sommige gevallen, kunnen de verdere akoestische uitbarstingen sterker zijn dan de originele uitbarsting, en de tijd tussen uitbarstingen is veel groter dan de tijd waarin een correcte golf over de steekproef kan reizen. Dit leidt tot de conclusie dat de veelvoudige waargenomen gebeurtenissen slechts geen weerspiegelingen van de akoestische golven zijn, maar individuele gebeurtenissen zijn. Men zou ook moeten herinneren dat slechts een fractie van de akoestische energie door de detector wordt opgenomen, en slechts wordt een fractie van de vrijgegeven elastische energie omgezet in akoestische energie. Alhoewel het signaal door de bandbreedte van de gebruikte sensor wordt beperkt, maakt de capaciteit om bij een semi-kwantitatieve meting van gebeurtenissterkte aan te komen tot het een aantrekkelijke methode van analyse.

Figuur 3 toont de akoestische handtekening voor een microindentation op een dunne film van het Nitride van het Titanium van dikte 3 µm. Opnieuw, worden de belangrijkste akoestische gebeurtenissen waargenomen tijdens de ladingsfase en het overeenkomstige barsten wordt waargenomen rond de overblijvende afdruk. In het geval van een deklaag, kan het akoestische signaal een aanwijzing van de bandsterkte tussen de deklaag en het substraat geven: als de deklaag slecht in entrepot is, dan kan weinig energie tijdens losmaking worden vrijgegeven.

Figuur 3. Akoestische handtekening voor een microindentation met toegepaste lading van 10 N op een deklaag van het Nitride (TiN) van het Titanium (dikte 3 µm) op een staalsubstraat.

Aangezien de elastische die energie tijdens deklaaglosmaking kwantitatief kan wordt vrijgegeven worden gemeten (van de lading-diepte kromme) het zou mogelijk kunnen zijn om de energieoutput van een bepaalde sensor aan de elastische vrijgegeven energie te kalibreren.

Conclusie

In elk geval, toont de akoestische emissiemeting grote belofte voor het openbaren van het verband tussen fysieke fenomenen en het overeenkomstige akoestische emissiesignaal. Dergelijk metingsvermogen zal wat licht op de omvang van een brosse mislukkingsgebeurtenis evenals het nauwkeurige ogenblik kunnen afwerpen toen het in werking werd gesteld.

Bron: Instrumenten CSM

Voor meer informatie over deze bron te bezoeken gelieve Instrumenten CSM

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

Last Update: 9. December 2014 19:38

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit