Classification of internal damages of the sample with a layer based on acoustic emission and microscopic observations

• Autorzy: Piątkowska A. , Kucharski S.

Warianty tytułu

PL

Klasyfikacja uszkodzeń wewnętrznych próbki z warstwą za pomocą metody emisji akustycznej i obserwacji mikroskopowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

An acoustic emission (AE) method was used to detect internal damages of diamond-likecarbon (DLC) thin layer deposited on silicon substrate. The AE signals were recorded during the entire indentation test using a broadband piezoelectric microsensor with measuring range 80Hz-1950kHz. Depending on the indenter's load, observations of surface by scanning electron microscopy (SEM) did not reveal any damage or showed single small cracks in the Vickers impression area. Therefore, it was assumed that the majority of the AE pulses originate from internal damages. Using the method of Focused Ion Beam (FIB) ion milling, indenter impression cross sections were performed. In this way, internal damages caused by indentation, such as decohesion of DLC-layer, DLC-layer cracking and the Si-substrate cracking, were revealed. As a result of microscopic and AE signal data comparison, it was possible to identify the type of failure and to describe the progress of damage during indentation. The results will be helpful in the selection of parameters during hardness tests of layered materials and in the analysis of the strength properties of the samples with layers.

PL

W niniejszej pracy metoda pomiarów emisji akustycznej (EA) została zastosowana do detektowania wewnętrznych uszkodzeń cienkiej warstwy DLC nałożonej na krzemowe podłoże. Uszkodzenia realizowane były w teście indentacji, a rejestracji sygnałów EA dokonywano podczas całego procesu obciążania i odciążania wgłębnika Vickersa. W zależności od wielkości maksymalnego obciążenia na powierzchni odcisków obserwowano za pomocą mikroskopu skaningowego brak bądź występowanie małych pęknięć warstwy DLC. Zarejestrowane sygnały EA pochodziły głównie z uszkodzeń wewnętrznych, które były ujawnianie za pomocą trawienia wiązką jonów. Zaobserwowano uszkodzenia różnego rodzaju, takie jak dekohezja i pęknięcia lateralne warstwy i/lub podłoża. Za pomocą parametrów sygnału EA możliwe było określenie rodzaju oraz zasięgu wewnętrznych uszkodzeń.

Słowa kluczowe

EN

acoustic emission; indentation; cracks; decohesion; FIB

PL

emisja akustyczna; indentacja; pękanie; dekohezja; FIB

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej
• Czasopismo: Diagnostyka
• Rocznik: 2012
• Tom: nr 4(64)
• Strony: 49--53
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys.

Twórcy

autor

Piątkowska A.

autor

Kucharski S.

• Institute of Electronic Materials Technology 133 Wólczyńska Street , 01-919 Warsaw, Poland,

Bibliografia

• [1] Mitsuyasu Yatasuzuka et all: Microstructure of interface for high-adhesion DLC film on metal substrates by plasma-based ion implantation, Vacuum, Vol. 8,3 2009, pp.190-197.
• [2] Oui Hua Fan et all: Comparison of the adhesion of diamond films deposited on different materials, Diamond and Related Materials, Vol. 10, 2001, pp.797-802.
• [3] Piątkowska A., Piątkowski T.: Measurement and analysis of acoustic emission in the tribological system ball-on-disc, Diagnostyka’4 44, 2007, pp. 43-48.
• [4] Grosse Ch., U., Ohtsu M.: Acoustic Emission Testing, Spriner, 2008, pp. 203-383.
• [5] Ikeda R., Hayashi M., Yonezu A., Ogawa T., Takemoto M.: Fracture observation of polycrystalline diamond film under indentation test, Diamond and Related Materials, 13, 2004, pp. 2024-2030.
• [6] Akiyo Yonezu, Xi Chen: Evaluation of elastoplastic properties and fracture strength of thick diamond like carbon film by indentation, Diamond and Related Materials, 19, 2010, 40-49.