Анизотропия сигнала акустической эмиссии при царапании монокристалла алюминия

А.В. Данюк, М.А. Афанасьев, Д.Л. Мерсон, А.Ю. Виноградов показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 13 декабря 2018; Исправлена: 31 января 2019; Принята: 17 февраля 2019
Цитирование: А.В. Данюк, М.А. Афанасьев, Д.Л. Мерсон, А.Ю. Виноградов. Анизотропия сигнала акустической эмиссии при царапании монокристалла алюминия. Письма о материалах. 2019. Т.9. №1. С.130-135
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2019-1-130-135

Аннотация

At present work established that, depending on the direction of scratching, the hardness and the AE power exhibit opposite trends, both following the anisotropic properties of a cubic crystal lattice. It is shown that the direction of scratching affects not only the energy of the AE signal, but also its spectral characteristics.В современном материаловедении одним из основных направлений решения задачи по повышению работоспособности деталей и механизмов является кардинальное улучшение свойств поверхности материалов путем ее модификации или нанесения покрытий. Для контроля механических свойств таких модифицированных слоев и покрытий все большее применение находят методы локальных испытаний: индентирование и склерометрия. Для повышения информативности этих испытаний целесообразно их совмещать с регистрацией акустической эмиссии (АЭ). Целью настоящей работы является проверка чувствительности метода АЭ к изменению направления действующих систем скольжения на примере монокристалла алюминия. Поверхность образца предварительно была отполирована механическим способом и проанализирована методом сканирующей электронной микроскопии и EBSD. Локализованная деформация осуществлялась на трибометре путем движения по окружности конического индентора с радиусом при вершине 100 мкм под постоянной нагрузкой 2Н. Преимуществом такого испытания является возможность за один тест осуществить царапание поверхности в различных кристаллографических направлениях, соблюсти условия стационарности внешних факторов и обеспечить наиболее оптимальное соотношение сигнал/шум для регистрации непрерывного сигнала АЭ. Установлено, что твердость материала при царапании и мощность сигнала АЭ в зависимости от направления царапания ведут себя антибатно и проявляют анизотропию, характерную для кубической кристаллической решетки, при этом изменение конфигурации активных систем скольжения контролировалось оптическим интерферометром белого света по характерным следам выхода линий скольжения на полированной поверхности образца вблизи следа индентора. Показано, что направление царапания влияет не только на мощность сигнала АЭ, но и на его спектральные характеристики, в частности на медианную частоту, причем экстремумы на диаграмме мощности АЭ не совпадают с экстремумами на диаграмме медианной частоты.

Ссылки (21)

1. Ed. by S. H. Whang. Nanostructured Metals and Alloys. Woodhead Publishing (2011), 840 p.
2. A. Vinogradov. Advanced Engineering Materials. 17 (12), 1720 (2015). Crossref
3. W. D. Munz, D. B. Lewis, P. E. Hovsepian. Surface Engineering. 17 (2), 153 (2001). Crossref
4. Yu. I. Golovin. Physics of the Solid State. 50 (15), 2205 (2008). (in Russian) [Ю. И. Головин. Физика твердого тела. 50 (12), 2205 (2008).]. Crossref
5. W. C. Oliver, G. M. Pharr. Journal of Material Reserch. 19 (1), 3 (2011). Crossref
6. R. Sánchez-Martín, M. T. Pérez-Prado, J. Segurado, J. M. Molina-Aldareguia. Acta Materialia. 93, 114 (2015). Crossref
7. V. Jardret, H. Zahouani, J. L. Loubet, T. G. Mathia. Wear. 218 (1), 8 (1998). Crossref
8. J. A. Williams. Tribology International. 29 (8), 675 (1996). Crossref
9. A. Vinogradov, A. Danyuk, V. A. Khonik. Journal of Applied Physics. 113 (15), 153503 (2013). Crossref
10. A. Vinogradov, D. Orlov, A. Danyuk, Y. Estrin. Materials Science and Engineering A. 621, 243 (2015). Crossref
11. N. H. Faisal, R. Ahmed, R. L. Reuben. International Materials Reviews. 56, 98 (2011). Crossref
12. V. Perfilyev, I. Lapsker, A. Laikhtman, L. Rapoport. Tribol. Lett. 65, 24 (2017). Crossref
13. B. Podgornik, O. Wänstrand. Materials Characterization. 55, 173 (2005). Crossref
14. E. Agletdinov, E. Pomponi, D. Merson, A. Vinogradov. Ultrasonics. 72, 89 (2016). Crossref
15. E. Pomponi, A. Vinogradov, A. Danyuk. Signal Processing. 115, 110 (2015). Crossref
16. A. Vinogradov, A. V. Danyuk, D. L. Merson, I. S. Yasnikov. Scripta Materialia. 151, 53 (2018). Crossref
17. B. J. Briscoe, E. Pelillo, S. K. Sinha. Polymer Engineering and Science. 36, 2996 (1996). Crossref
18. A. Vinogradov, M. Nadtochiy, S. Hashimoto, S. Miura. Material Transactions. JIM. 36, 496 (1995). Crossref
19. C. A. Brookes, P. Green, D. Tabor. Proceedings of The Royal Society A. Mathematical and Physical Sciences. London (1979). Crossref
20. C. B. Scruby, H. N. G. Wadley, J. J. Hill. Journal of Physics D: Applied Physics. 16 (6), 1069 (1983). Crossref
21. D. Merson, M. Nadtochiy, V. Patlan, A. Vinogradov, K. Kitagawa. Materials Science and Engineering A. 234 - 236, 587 (1997). Crossref

Другие статьи на эту тему