Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10824:2015 về Gốm mịn - Gốm cao cấp lớp phủ gốm - Xác định ứng xuất phá hủy

• Số hiệu: TCVN10824:2015
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2015

δ	là sự dịch chuyển tương đối giữa trục lăn ở trên và dưới khi mẫu được uốn cong, tính bằng milimet;
d	là độ dầy miếng thử, tính bằng milimet;
u	là khoảng cách giữa trục lăn bên trong và bên ngoài, tính bằng milimet;
s	là khoảng cách của trục lăn ngoài, tính bằng milimet.

CHÚ THÍCH 1: Công thức này có hiệu lực đối với ứng suất < 0,3 % (Tài liệu tham khảo [4]). Khoảng cách của các trục lăn là cố định và vì vậy không thay đổi giữa các thử nghiệm; độ dày của mẫu thử được đo bằng micromet, chính xác đến 0,01 mm; sự dịch chuyển tương đối của trục lăn ở trên và ở dưới được đo bằng bộ cảm biến và chính xác đến 0,01 mm có thể đạt được. Điều này dẫn đến độ lặp lại đối với phép đo xấp xỉ 1,5 % của giá trị và độ tái lập 8 % nếu chênh lệch trong khoảng cách trục lăn giữa các gá thử nghiệm là 0,5 mm.

CHÚ THÍCH 2: Để đạt được độ lặp lại tương tự trong gia tải trực tiếp, dụng cụ đo độ giãn phải được sử dụng và dụng cụ này sẽ có độ không đảm bảo < 1,5 % ứng suất được đo tại mức ứng suất của nứt gẫy lớp phủ. Điều này có thể đạt được bằng dụng cụ đo độ giãn cấp độ 0,2 như được mô tả trong ISO 9513 khi chiều dài đo của mẫu thử vượt quá 2,7 mm. Dụng cụ đo độ giãn cấp độ 0,5 yêu cầu chiều dài đo tối thiểu là 6,8 mm.

7.4. Phát hiện nứt gẫy

7.4.1. Kiểm soát liên tục AE từ mẫu thử thực hiện thử nghiệm có thể cung cấp đủ thông tin để xác định bắt đầu nứt gẫy của màng phủ trong nhiều trường hợp, tuy nhiên cần phải cẩn trọng để đảm bảo tín hiệu được phát hiện xuất phát từ hiện tượng nứt gẫy và không phải từ các nguồn khác. Sử dụng hệ thống hai cảm biến có phần mềm định vị vị trí được khuyến nghị thực hiện để xác định tín hiệu AE sản sinh từ độ dài đo của mẫu thử. Mẫu thử có vật liệu nền không phủ phải được thử nghiệm để xác định liệu AE xuất phát từ trong vật liệu rời tại ứng suất tương tự với ứng suất phá hủy của lớp phủ. Nếu thử nghiệm này thành công, khi đó AE không thể được sử dụng làm phương pháp phát hiện tin cậy đối với nứt gẫy lớp phủ. Thử nghiệm này phải được sử dụng để cài đặt thông số ngưỡng AE được sử dụng trong quá trình thử nghiệm bằng mẫu thử đã được phủ.

CHÚ THÍCH 1: Tín hiệu AE thường thể hiện hoạt động như được miêu tả trong Hình 3 và 4 và đòi hỏi thực hiện cẩn thận để rút ra được ứng suất phá hủy của lớp phủ. Ứng suất phá hủy này có thể được xác định bằng ngoại suy sau của khu vực mà số hiện tượng tăng nhanh chóng với ứng suất. Đường thẳng nối với điểm uốn trên điểm AE lũy kế thường được sử dụng (Hình 4).

CHÚ THÍCH 2: Các hiện tượng xảy ra trước khu vực này có thể được quy cho là hiện tượng nứt gẫy mà hiện tượng này không truyền qua toàn bộ độ dầy của lớp phủ hoặc để phát sinh ra ‘tiếng ồn’ trong hệ thống. Hiện tượng xảy ra ở đoạn bằng phía trên của vạch tuyến được quy cho là nứt gẫy được lặp lại của lớp phủ dẫn đến giảm khoảng cách nứt gẫy.

Các phương pháp khác xác định khởi đầu của nứt gẫy lớp phủ từ tín hiệu AE có thể được sử dụng. Tín hiệu đầu tiên ở trên mức ngưỡng AE cũng có hiệu lực và như có thể thấy từ Hình 3, sự phân biệt trong trường hợp này là tốt. Phương pháp được sử dụng phải tối ưu hóa đối với hệ thống điều tra. Đồng thời, trong một số trường hợp cụ thể, đặc biệt đối với lớp phủ rất dễ gẫy, sự xuất hiện của năng lượng AE mức độ cao có thể là dấu hiệu tốt của nứt gẫy lớp phủ.

7.4.2. Kiểm tra bằng mắt thường mẫu thử trong suốt quá trình thử nghiệm có thể được chọn để thay thế AE. Thiết bị video tiêu cự dài giúp quan sát trực tiếp quá trình thử nghiệm. Các vấn đề có thể xảy ra trong quá trình gia tải uốn nhưng những vấn đề này có thể được khắc phục bằng cách sử dụng thiết kế gá và quang học sợi phù hợp.

7.4.3. Một kỹ thuật khác đối với thử nghiệm nhiệt độ phòng là để định kỳ tạo ra bản sao bằng chất dẻo của bề mặt mẫu thử đối với kiểm tra tiếp theo sử dụng kính hiển vi điện tử quét (Tài liệu tham khảo [5]). Phương pháp này chỉ đưa ra kiểm soát ứng suất gián đoạn.

...

...

...

Thông số thử nghiệm cụ thể bao gồm:

a) tốc độ gia tải;

b) tải trọng áp dụng;

c) dịch chuyển;

d) thời gian;

e) ứng suất tại khởi đầu nứt gẫy;

f) ngưỡng AE, nếu được sử dụng;

g) ứng suất tại khởi đầu phát ra âm, nếu được sử dụng;

h) kích thước mẫu thử;

...

...

...

Tất cả những thông số trên phải được giữ không đổi nếu so sánh trực tiếp được thực hiện giữa hai hoặc nhiều hơn mẫu thử trừ khi các hiệu chính được áp dụng để tiêu chuẩn hóa số liệu.

8. Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm phải ít nhất bao gồm các thông tin sau:

a) tên của cơ sở thử nghiệm

b) ngày thử nghiệm, nhận dạng báo cáo và từng trang, tên và địa chỉ của khách hàng, và người ký báo cáo;

c) viện dẫn tiêu chuẩn này, nghĩa là được xác định theo TCVN 10824 (ISO 14604);

d) mô tả thiết bị thử nghiệm được sử dụng;

e) phương pháp phát hiện nứt gẫy và, nếu AE được sử dụng, tiêu chí đối với việc bắt đầu nứt gẫy;

f) chi tiết của các lần kiểm tra được thực hiện trên thiết bị thử nghiệm bao gồm hiệu chỉnh;

...

...

...

h) thông số lớp phủ đối với mẫu thử nghiệm, nếu được biết;

i) độ dầy lớp phủ;

j) chi tiết của chuẩn bị bề mặt và hình dạng mẫu;

k) tỷ lệ ứng suất;

l) kết quả thử nghiệm đơn lẻ, kết quả giá trị trung bình số học và độ lệch chuẩn;

m) nhận xét về kết quả thử nghiệm và phương pháp thực hiện, đặc biệt chú ý độ sai lệch do phương pháp này.

CHÚ DẪN:

1 vôn

...

...

...

3 biên độ

4 năng lượng

5 ngưỡng

6 thời gian

7 vượt ngưỡng

8 số lần

9 thời gian

10 khoảng thời gian

Hình 1 - Biểu đồ tín hiệu AE

...

...

...

CHÚ DẪN:

1 tải trọng

2 dẫn sóng

3 lớp phủ

4 detector AE

Hình 2 - Biểu đồ gá uốn cong có cảm biến phát ra âm

Hình 3 - Phát ra âm vượt ngưỡng so với ứng suất trong quá trình thử nghiệm kéo của lớp phủ cho thấy bắt đầu đứt gẫy ở lớp phủ tại khoảng 0,9 % ứng suất

...

...

...

1 phát ra âm vượt ngưỡng

2 ứng suất, %

Hình 4 - Quy trình phân tích đối với tín hiệu phát ra âm

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] ISO 14577-4:2007, Metallic materials - Instrumented indentation test for hardness and materials parameters - Part 4: Test method for metallic and non-metallic coating (Vật liệu kim loại - Thử nghiệm ấn lõm bằng thiết bị để xác định độ cứng và các thông số vật liệu).

[2] Harry E., Rouzaud A., Ingat M., Juliet P. Thin solid films. 1998, 332, pp. 195-201 (Màng rắn mỏng. 1998, 332, trang 195-201).

[3] Moussu F., & Nivoit M. J. Sound Vib., 165 (1993) pp. 149 -163

[4] Nagl M.M., Saunders S.R.J., Guttman V. Materials at hight temperature. 1994, 12, pp. 163-168 (Vật liệu tại nhiệt độ cao. 1994, 12, trang 163-168).

...

...

...

[6] ISO 9513, Metallic materials - Calibration of extensometer systems used in uniaxial testing (Vật liệu kim loại - Hiệu chuẩn hệ thống thiết bị đo độ giãn sử dụng trong thử nghiệm đơn trục).