Medida da Emissão Acústica durante Microindentation usando O Verificador de Microindentation (MHT) dos Instrumentos do CSM

Assuntos Cobertos

Introdução
O Que é Emissão Acústica
Vantagens de Adquirir o Sinal Acústico Durante Microindentation
Conclusão

Introdução

A Maioria de medidas comuns do microindentation em sistemas do volume e do filme fino centram-se sobre a determinação do módulo do dureza e o elástico do material. Contudo, em muitos sistemas materiais, as descontinuidades no relacionamento da carga-profundidade podem frequentemente ser observadas, especialmente nos materiais onde a falha do filme, a delaminação, o movimento da deslocação ou a mudança de fase podem ter ocorrido. A Caracterização de determinados fenômenos físicos que usam a emissão acústica pode fornecer uma medida in situ exacta do valor e do tipo de evento.

Os estudos Precedentes no comportamento da emissão acústica durante o recorte de uma variedade de materiais mostraram que a velocidade em que um evento ocorre pode ser correlacionada ao tipo de evento qual conduziu à liberação de energia acústica. Desde Que o microindentation causa discreto, os eventos localizados, a capacidade para identificar cada evento físico e correlacioná-lo ao comportamento acústico permitem uma comparação directa entre o evento e a assinatura individual da emissão acústica.

O Que é Emissão Acústica

A emissão Acústica é a liberação repentina da energia elástica nas ondas acústicas que viajam através do material. Tradicional, tais ondas foram separadas em dois tipos de comportamento: emissão da explosão e emissão contínua. Uma emissão da explosão é um pacote discreto de ondas associadas com um único evento, visto que a emissão contínua tende a ser uma aglomeração de muitos eventos ligados pequenos. O Verificador de Microindentation dos Instrumentos do CSM (MHT) incorpora um sensor da emissão acústica que opera-se com uma freqüência de 150 quilohertz sobre um alcance dinâmico de DB 65 com amplificação até 200,000x. Uma resposta dinâmica tão larga permite o sensor de resolver eventos acústicos na maioria de materiais de engenharia quando sujeitada ao recorte provido sobre a escala aplicada 0,01 - 30 N. da carga. O sensor é montado directamente no alojamento do indenter para minimizar perdas e seu sinal é adquirido simultaneamente com os sinais da carga e da profundidade dar uma imagem completa de um evento compressivo da fractura.

Vantagens de Adquirir o Sinal Acústico Durante Microindentation

Uma das vantagens distintas de adquirir o sinal acústico durante o microindentation é que fornece uma indicação de quando o evento acústico ocorre realmente durante a experiência. O Fig. 1 mostra uma escala dos exemplos de assinaturas acústicas para os microindentations feitos em uma bolacha do Si com um indenter de Vickers. Em cada caso, a fractura frágil (rachamento) ocorreu durante a parcela de carregamento somente. Esta é uma observação interessante porque se rachar pode às vezes igualmente ocorrer durante a fase de descarregamento em alguns materiais. Nestes oito exemplos, a carga máxima (15 N) foram mantidos em cada caso, mas a taxa de carregamento foi variada sobre o N/min. da escala 1 - 250 a fim investigar a influência da taxa de carregamento na severidade do rachamento.

A Figura 1. assinaturas Típicas da emissão acústica para os microindentations feitos em uma bolacha do Si com carga aplicada de 15 taxas de Carregamento do N. de 1, 10, 20, 40, 100, 150, 200 e 250 N/min. é mostrada.

Pode-se claramente ver que a taxa de carregamento a mais rápida conduz ao rachamento o mais severo, observado ambos do nível do sinal acústico e microscopia óptica subseqüente do recorte residual. Um exemplo de um multicycle progressivo da carga em uma bolacha do Si é mostrado no Figo. 2. Isto confirma que se rachar ocorre somente durante a parcela de carregamento mesmo que o material esteja sendo desgastado progressivamente aumentando a carga aplicada com cinco etapas. A Fractura em materiais frágeis é geralmente mais significativa quando a carga é progressivamente aplicada do que se um único carga-descarrega o ciclo (à mesma carga máxima) era aplicado.

Figura 2. multicycle Progressivo da carga (5 ciclos sobre a escala 1 - 10 N) com um indenter de Vickers em uma bolacha do Si. O sinal Acústico confirma o rachamento durante a parcela de carregamento de cada ciclo.

Isto é porque mais energia está sendo canalizada no material no caso anterior. Em alguns casos, as explosões acústicas subseqüentes podem ser mais fortes do que a explosão original, e o tempo entre explosões é muito maior do que o tempo em que uma onda sadia pode viajar através da amostra. Isto conduz à conclusão que os eventos múltiplos observados não são meramente reflexões das ondas acústicas, mas é eventos individuais. Deve-se igualmente recordar que somente uma fracção da energia acústica está pegarada pelo detector, e somente uma fracção da energia elástica liberada está convertida à energia acústica. Mesmo que o sinal seja limitado pela largura de faixa do sensor usado, a capacidade para chegar em uma medida semiquantitativa da força do evento faz-lhe um método da análise atraente.

Figura 3 mostra a assinatura acústica para um microindentation em um filme fino do Nitreto Titanium do µm da espessura 3. Além Disso, os eventos acústicos principais são observados durante a fase da carga e o rachamento correspondente é observado em torno da impressão residual. No caso de um revestimento, o sinal acústico pode dar uma indicação da força bond entre o revestimento e a carcaça: se o revestimento é deficientemente ligado, a seguir pouca energia pode ser liberada durante a delaminação.

Figura 3. assinatura Acústica para um microindentation com carga aplicada de 10 N em um revestimento Titanium (TiN) do Nitreto (µm da espessura 3) em uma carcaça de aço.

Desde Que a energia elástica liberada durante a delaminação do revestimento pode quantitativa ser medida (da curva da carga-profundidade) poderia ser possível calibrar a saída da energia de um sensor dado à energia elástica liberada.

Conclusão

Em todo caso, a medida da emissão acústica mostra a grande promessa para revelar o relacionamento entre fenômenos físicos e o sinal correspondente da emissão acústica. Tal capacidade da medida poderá derramar alguma luz no valor de um evento de falha frágil assim como do momento preciso em que foi iniciada.

Source: Instrumentos do CSM

Para obter mais informações sobre desta fonte visite por favor Instrumentos do CSM

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

Last Update: 9. December 2014 19:56

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