Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Biến dạng và Nứt của Đồng và Silicon Trong Các Phép Đo Phát Xạ Âm Thanh Khi Ấn
Tóm tắt
Các tín hiệu phát xạ âm thanh (AE) trong các giai đoạn khác nhau của quá trình ấn (thời gian tải, thời gian giữ, và thời gian giải nén) của đồng có tính dẻo và silicon có tính giòn đã được nghiên cứu. Ảnh hưởng của tải trọng và thời gian tải lên các tham số AE đã được khảo sát. Các dạng sóng và các dải tần số chiếm ưu thế đã được phân tích. Để làm rõ ảnh hưởng của ma sát trong quá trình ấn lên các tín hiệu AE, phép ấn được thực hiện qua lớp phim bôi trơn. Kết quả cho thấy các tín hiệu AE chính được ghi nhận chỉ trong giai đoạn tải trong quá trình ấn đồng. Các tín hiệu AE có biên độ thấp, giống như tiếng ồn dải rộng và nằm trong dải tần số cao, được quan sát trong quá trình ấn đồng, có thể liên quan đến việc rời bỏ và nhảy vọt trong chuyển động của các giếng. Thời gian dài hơn của các tín hiệu AE trong quá trình ấn đồng cho thấy sự trượt giếng lớn hơn đáng kể trong đồng ủ so với biến dạng hạn chế trong silicon. Dạng sóng trong quá trình ấn silicon có tính giòn thể hiện các tín hiệu AE kiểu bùng nổ mạnh mẽ. Quá trình ấn silicon đi kèm với các tín hiệu AE năng lượng cao và tần số thấp, đặc trưng cho sự phát triển của hư hại chính và mức độ biến dạng dẻo giới hạn. Việc ấn qua lớp phim bôi trơn dẫn đến sự hình thành nứt phẳng và sưng lên xung quanh dấu ấn.
Từ khóa
#phát xạ âm thanh #đồng #silicon #ấn #biến dạng #nứt #ma sát #bôi trơnTài liệu tham khảo
Belyi, V., Kholodilov, o, Sviridyonok, A.: Acoustic spectrometry as used for the evaluation of tribological systems. Wear 69, 309–319 (1981)
Rapoport, L., Petrov, Y., Vainberg, V.: Study of the dynamics of metal friction processes by the acoustic emission method. Sov. J. Frict. Wear 2, 91–94 (1981)
Lingard, S., Ng, K.: An investigation of AE in sliding friction and wear of metals. Wear 130, 367–379 (1989)
Boness, R., McBride, S., Sobczyk, M.: Wear studies using acoustic emission techniques. Tribol. Int. 23, 291–295 (1990)
Hanchi, J., Klamecki, B.: Acoustic emission monitoring of the wear process. Wear 145, 1–27 (1991)
Lingard, S., Yu, C., Yau, C.: Sliding wear studies using acoustic emission. Wear 162–164, 597–604 (1993)
Wang, L., Wood, R.: Acoustic emissions from lubricated hybrid contacts. Tribol. Int. 42, 1629–1637 (2009)
Ferrer, C., Salas, F., Pascual, M., Orozco, J.: Discrete acoustic emission waves during stick–slip friction between steel samples. Tribol. Int. 43, 1–6 (2010)
Hase, A., Mishina, H., Wada, M.: Fundamental study on early detection of seizure in journal bearing by using acoustic emission technique. Wear 346–347, 132–139 (2016)
Hase, A., Mishina, H., Wada, M.: Correlation between features of acoustic emission signals and mechanical wear mechanisms. Wear 292–293, 144–150 (2012)
Suh, N., Sin, H.: The genesis of friction. Wear 69, 91–114 (1981)
Rigney, D.: On the mechanical properties of near-surface material in friction and wear. In: Suh N.P., Saka N. (eds.) Fundamental of Tribology, Proc. of Int. Conf on the fundamental of Tribology, pp. 119–126. The MIT Press(1978)
Heilmann, P., Rigney, D.: Running-in process affecting friction and wear. In: Dowson D.,Taylor C.M.,Godet M., Berthe D (eds.) The Running–in Process in Tribology. Proceedings 8th Leeds-Lyon Symposium on Tribology, pp. 25–33. (1981)
Kulhmann-Wilsdorf, D.: Dislocation concepts in friction and wear. In: Rigney D.A. (ed.) Fundamentals of Friction and Wear of Materials. Papers presented at the 1980 ASM Materials Science Seminar, pp.119–186. American Society of Metals. Metals Park, Ohio (1980)
Garbar, I.: Fragmentation of low-carbon steel and copper surface layers during fatigue and adhesive wear. Wear 7(6), 1043–1053 (1986)
Hirth, J., Rigney, D.: Crystal plasticity and the delamination theory of wear. Wear 39, 133–141 (1976)
Hirth, J., Rigney, D.: The application of dislocation conceptions in friction and wear. In: Nabarro, F. (eds.) Dislocations in Solids, pp. 1–54. North-Holland Publ. Co., Amsterdam, New York, Oxford (1983)
Rigney,D.: Large strains associated with sliding contact of metals. Mater. Res. Innov. 1, 231–234 (1998)
Meshi, L., Samuha, S., Cohen, S.R., Laikhtman, A., Moshkovich, A., Perfilyev, V., Lapsker, I., Rapoport, L.: Dislocation structure and hardness of surface layers under friction of copper in different lubricant conditions. Acta Mater. 59, 342–348 (2011)
Moshkovich, A., Lapsker, I., Rapoport, L.: Correlation between strengthening and damage of Cu refined by different SPD processing and friction in different lubricant regions. Wear 305, 45–50 (2013)
Moshkovich, A., Perfilyev, V., Lapsker, I., Rapoport, L.: Friction, wear and plastic deformation of Cu and α/β brass under lubrication conditions. Wear 320, 34–40 (2014)
Drouillard, TF.: A history of acoustic emission. JAE 14(1), 1–34 (1996)
Schaarwachter, W., Ebener, H.: Acoustic emission; a probe in dislocation dynamic in plasticity. Acta Metall. Mater. 38, 195–205 (1990)
Weihs, T., Lawrence, C., Derby, B., Scruby, C., Pethica, J.: Acoustic emission during indentation tests. In: Nix, W. (ed.) ‘Thin films: stresses and mechanical properties III’ 239, pp. 361–366. Materials Research Society, Pittsburgh (1992)
Swain, M., Wittling, M.: Comparison of acoustic emission from pointed and spherical indentation of TiN films on silicon and sapphire. Surf. Coat. Tech. 76–77, 528–533 (1995)
Faisal, N., Ahmed, R., Reuben, R.: Indentation testing and its acoustic emission response: applications and emerging trends. Int. Mater. Rev. 56, 98–142 (2011)
Zarudi, I., Zhang, L.C.: Structure changes in mono-crystalline silicon subjected to indentation—experimental findings. Tribol. Int. 32, 701–712 (1999)
Lankford, J., Davidson, D.: The crack-initiation threshold in ceramic materials subject to elastic/plastic indentation. J. Mater. Sci. 14, 1662–1668 (1979)
Vinogradov, A., Merson, D., Patlan, V., Hashimoto, S.: Effect of solid solution hardening and stacking fault energy on plastic flow and acoustic emission in Cu–Ge alloys. Mater. Sci. Eng., A 341, 57–73 (2003)
Weiss, J., Richeton, T., Louchet, F., Chmelik, F., Dobron, P., Entemeyer, D., Lebyodkin, M., Lebedkina, T., Fressengeas, C., McDonald, R.J.: Evidence for universal intermittent crystal plasticity from acoustic emission and high-resolution extensometry experiments. Phys. Rev. B 76, 8 (2007)
Hu, S.: On indentation dislocation rosettes in silicon. J. Appl. Phys. 46, 1470–1472 (1975)
Lawn, B., Wilshaw, R.: Review Indentation fracture: principles and applications. J. Mater. Sci. 10, 1049–1081 (1975)
Nihara, K.: A fracture mechanics analysis of indentation-induced Palmqvist crack in ceramics. J. Mater. Sci. Lett. 2, 221–223 (1983)
Harea, E., Lapsker, I., Laikhtman, A., Rapoport, L.: Bauschinger’s effect and dislocation structure under friction of LiF single crystals. Tribol. Lett. 52, 205–212 (2013)
Vinogradov, A., Nadtochiy, M., Hashimoto, S., Miura, S.: Acoustic emission spectrum and its orientation dependence in copper single crystals. Mater. Trans., JIM 36, 496–503 (1995)
Vinogradov, A.: Acoustic emission in ultra-fine grained copper. Scrip. Math. 39(6), 797–805 (1998)
Vinogradov, A., Patlan, V., Hashimoto, S., Kitagawa, K.: Acoustic emission during cyclic deformation of ultrafine-grain copper processed by severe plastic deformation. Phil. Mag. 82(2), 317–335 (2002)
Richeton, T., Weiss, J., Louchet, F.: Dislocation avalanches: role of temperature, grain size and strain hardening. Acta Mater. 53, 4463–4471 (2005)
Lebyodkin, M., Shashkov, I., Lebedkina, T.A., Mathis, K., Dobron, P., Chmelik, F.: Role of superposition of dislocation avalanches in the statistics of acoustic emission during plastic deformation. Phys. Rev. E 88, 042402 (2013)
Eremenko, V., Nikitenko, V.: Electron microscope investigation of the microplastic deformation mechanisms of silicon by indentation. Phys. Stat. Sol. 14, 317–330 (1972)
Wu, H., Huang, H., Jiang, F., Xu, X.: Mechanical wear of different crystallographic orientations for single abrasive diamond scratching on Ta12W. Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 54, 260–269 (2016)
Breval, E., Srikanth, V., Subbarao, E.: Acoustic emission and microcracking in sapphire, sintered Al2O3, Al/Al2O3 composite and aluminum. J. Am. Ceram. Soc. 78, 2541–2544 (1995)