ניצוח גבוהות בטמפרטורה רגילה, בשילוב לחץ-הטיה צלחת ההשפעה ניסויים באמצעות מערכת החימום Sabot עכוז-end

שאלה מעניינת מאוד היא:כיצד מגיבה התנגדות הגזירה הדינמית של מתכות לשינויים בלחץ ולשיעורי המתח המופעלים? ניתן לטפל בשאלה חשובה זו בתחום אפיון החומרים הדינמי, ואחרים, על ידי טכניקה זו שגם ממתנת מספר מקורות וריאציה ניסיוניים הקיימים בגישה הקונבנציונלית. למרות ששיטה זו תוכננה בעיקר לחקירות של עמידות דחיסה ו/או גזירה בטמפרטורה גבוהה של חומרים, ניתן ליישם אותה גם למחקרים כגון החלקה דינמית וספל.

אקדח הגז באוניברסיטת קייס ווסטרן ריזרב הוא חד-שלבי, עם אורך של שישה מטרים וקדח של 82.5 מילימטר. חלק אחד מכיל שינוי מותאם אישית לאקדח עבור ניסוי זה. השינויים מיוצגים בסכימה זו.

מערכת חימום מתחברת לקנה האקדח הקיים כך שניתן לחמם את הדגימה המוחזקת בקדמת הסבוט העמיד בחום המותאם אישית לטמפרטורות רצויות העולות על 1000 מעלות צלזיוס. שינויים נוספים נמצאים בקצה תא המטרה. שם, בדיקת מהירות דופלר פוטונית מודדת במדויק את מהירות המשטח האחורי של לוחית המטרה.

אותות דיאגנוסטיקה של הדק והטיה מגיעים מהפינים מוטי-המתח על המשטח הקדמי של לוחית המטרה. השלב הראשון הוא ליצור את הדגימה והיעד לניסוי. צור את הדגימות באמצעות אלומיניום פוליקריסטלי בטוהר גבוה.

החורים במרווחים שווים מיועדים לאבטחת הדגימה. כעת בדוק את שטוחות פני השטח. הנח את הדגימה במגע עם שטוח אופטי ולאחר מכן מקם את השניים מתחת למקור אור מונוכרומטי ירוק.

התבונן ברצועות אור מעוקלות ומרווחות בהתאם לתכונות פני השטח. המשטח שטוח מספיק אם שלוש פסי אור או פחות נראים על פני קוטר הדגימה. הניסוי דורש גם לוחית מטרה וטבעת אלומיניום.

הפוך את לוחות המטרה ממוט סגסוגת מוקשה משקעים. חתכו את הטבעת מצינור אלומיניום וקדחו בה שישה חריצים במרווחים שווים לפני ליטושה. חבר את לוחית המטרה ואת טבעת האלומיניום יחד כדי לייצר מכלול דומה לזה.

לאחר מכן הרכיב את המכלול על טבעת מחזיק המטרה. בסיום ההרכבה תכלול פיני נחושת לחיבור למעגל האבחון של ההדק וההטיה. הרכיב את הטבעת על מחזיק המטרה.

אסוף את מרכיבי הסבוט העמיד בחום. אלה כוללים את מחזיק המדגם, המדגם וברגי האלומינה. הוא כולל גם את צינור סלע הלבה מאלומינה סיליקט וצינור גוף אלומיניום עם המכסה שלו.

עכשיו עבדו עם הכובע. לכובע יש בורג עין. לחריצים שלו יש טבעת O איטום ומפתח PTFE.

העבירו חוט צמד תרמי בתחתיתו. השתמש באפוקסי כדי להדביק את המכסה לחלק האחורי של צינור האלומיניום. בקדמת אפוקסי צינור האלומיניום צינור סלע הלבה.

משוך את חוט הצמד התרמי מהמכסה דרך הצינורות למחזיק המדגם והדבק את מחזיק המדגם לצינור הלבה. לאחר שהמלט מתייבש, אבטח את הדגימה למחזיק המדגם בעזרת ברגי האלומינה. לפני שתמשיך, ודא שהשטוחות של המשטח הקדמי של הדגימה לא השתנתה.

כעת התחל לעבוד עם אקדח הגז בתא ההשפעה. התקן שלב תנועה תלת-צירי על מוט מעל קנה האקדח. חבר לבמה מחזיק פריזמה עם מנסרת יישור אופטית מדויקת.

לאחר מכן הדביקו מראה משטח ראשונה מעל לוחית הדגימה. לאחר מכן מקם את החבלה ואת קנה האקדח כשהדגימה פונה החוצה. בתא המטרה הניחו מראת משטח ראשונה על המטרה והניחו את מכלול מחזיק המטרה במקומו.

סובב בזהירות את המנסרה כך שתהיה בין המטרה ללוחות הדגימה והמראות שלהם. השתמש בנורה מפוזרת כדי לבצע יישור גס של הלוחות. התאם את ה-stage כדי להשיג תמונה משתקפת רציפה אחת של הנורה מכל משטחי הפריזמה.

המשך להשיג יישור עדין בעזרת קולימטור אוטומטי. הדק את כל ברגי המיקום על מחזיק המטרה והסר את התנועה tagה, המנסרה והמראות. העבר את הסבוט לקצה העכוז של אקדח הגז וחבר את הצמד התרמי לצג הטמפרטורה.

בשלב זה הגדר את מד המהירות של דופלר. זה דורש בדיקה של מיקוד סיבים אופטיים המוחדרת לתוך צינור אלומיניום. חבר את המיקוד האופטי לאינטרפרומטר NDI TDI בסיבים אופטיים.

כעת קח את מכלול המיקוד למחזיק המטרה. זה נמצא מחוץ לחדר היעד להדגמה. השתמש בכמות המצורפת מאחור כדי לתמוך במוקד.

כוון את הפוקוס אל המשטח האחורי של המטרה. הפעל את הלייזר והתאם את מיקום בדיקת המיקוד באמצעות הברגים במכלול הפוקוס. עצור לאחר השגת צימוד אור נכון ואופטימיזציה של אותות.

כוונן את מצמד היחס המשתנה כך שיתאים לעוצמת הייחוס והאור המוסט בדופלר כדי לייעל את האות. לאחר השלמת כל ההכנות, אטמו את תא המטרה של העכוז ופנו את קנה האקדח לפחות מ-100 מיליטור. הזז את התנור למקומו והפעל אותו.

הגדל את הטמפרטורה שלו במרווחים של 100 מעלות צלזיוס כדי להגיע לטמפרטורת הדגימה הרצויה. לחץ על תאי ההטמנה והעומס. כמו כן, הקפד לאבטח את לוכד החבלה לתא הפגיעה.

כשהכל במקום, כבה את התנור והזז אותו מיד כלפי מעלה לכיוון באר החימום. רשום את הטמפרטורה של הצמד התרמי במשטח הדגימה. מכאן המשיכו ברצף הירי הרגיל.

זוהי דוגמה למתח מוקלט כפונקציה של זמן במהלך ניסוי פגיעת צלחת רגילה בגיאומטריה הפוכה טיפוסית. העקבה האדומה היא אות ההדק מהפינים מבוססי המתח. ההבדל בין זמני ההדק של הפין הראשון והאחרון מאפשר הערכה של ההטיה המקסימלית בעת הפגיעה.

גל אורך מגיע למשטח האחורי. האות השחור הוא תוצאה של אבחון תנועה רגיל של המשטח החופשי באמצעות מד המהירות של דופלר הפוטון. תרשים זה הוא של מהירות פני השטח הנורמלית החופשית עבור טווח טמפרטורות.

סמלי הנתונים עוברים משחור לאדום המייצגים את טמפרטורות הדגימה הראשוניות הקרות ביותר לחמות ביותר. העלייה החדה הראשונית קשורה למאמץ של דגימת האלומיניום בממשק שלה עם המטרה עם התפתחות ההלם. הרמה נובעת מהתאמת העכבה בין המדגם למטרה.

שימו לב שמהירות פני השטח החופשית הגבוהה ביותר קשורה לטמפרטורה הנמוכה ביותר והמהירויות יורדות עם עליית הטמפרטורה. זה מצביע על ריכוך תרמי אפשרי של הדגימה בתנאי הבדיקה השונים. תוצאה מעניינת יותר ניתן לראות באיור 16 המציג את עקבות מהירות החלקיקים החופשיים הרגילים המתקבלים מניסויי פגיעת צלחת רגילה בגיאומטריה הפוכה שבוצעו על מגנזיום פולי-גבישי בטוהר מסחרי.

התוצאות מראות ירידה מונוטונית במהירויות החלקיקים ברמת ההלם עם עלייה בטמפרטורות בטווח של 23 עד 610 מעלות צלזיוס. עם זאת, בטמפרטורות מעבר לרמה זו, כלומר 617 ו-630 מעלות צלזיוס, ניתן לראות בבירור היפוך מגמה זו. עלייה זו במהירות החלקיקים מרמזת על עלייה בעכבת ההלם של חומר הדגימה.

יתר על כן, בהנחה שהקבועים האלסטיים של החומר יורדים כפונקציה של עליית הטמפרטורה, אז עלייה בעכבת ההלם במקרה זה מרמזת על עלייה בחוזק התפוקה ו/או במודול הפלסטיק של חומר הדגימה. ניתן לראות כי העלייה במהירות החלקיקים ברמת ההלם מלווה בעלייה ברמות מהירות החלקיקים לאורך העלייה הראשונית בעקבות מהירות החלקיקים, אשר מתואמת עם רמות המתח של ממשק יעד הדגימה במהלך הפלסטיות הראשונית של חומר הדגימה. איור 17 מציג מיקרוגרפים של חתכי רוחב של משטח הפגיעה של דגימות לאחר הבדיקה.

התמונות מראות שתי השפעות ניכרות על המיקרו-מבנה כתוצאה מעליית הטמפרטורה. הראשון הוא הבשלת התבואה עם עליית טמפרטורת הדגימה. התמונות מראות גם שינוי בתצורות הלהקות התאומות.

בהתבוננות מדוקדקת בתמונות המתאימות לטמפרטורות הנעות בין 23 ל-500 מעלות צלזיוס, נצפית ירידה ברורה ברצועות התאומות עם עליית הטמפרטורה. עם זאת, בטמפרטורות גבוהות יותר, כלומר 610, 617 ו-630 מעלות צלזיוס, נצפית הופעה מחודשת של רצועות תאומות אלה, מה שמצביע על כך שהיווצרות רצועות תאומות מועדפת בקצה האחרון של טווח טמפרטורות זה. אם חומרי הבדיקה כבר מורכבים, לאחר שליטה, ניתן לבצע טכניקה זו תוך כחמש עד שש שעות.

בעת ניסיון הליך זה, חשוב לזכור לנקוט בזהירות נאותה בהכנת חומרי הדגימה כך שניתן יהיה לעמוד כראוי בסובלנות השטיחות והמקבילות. בעקבות הליך זה ניתן לבצע גם שיטות דומות כגון פגיעת צלחת אלכסונית ופגיעה בלוחית גזירה בלחץ המאפשרות לבחון התנהגות חומר דינמית בקצבי טעינה ומצבים שונים. לאחר צפייה בסרטון זה אתה אמור להבין היטב כיצד לבצע ניסוי פגיעה בלוח טמפרטורה גבוהה המאפשר לך להקל על מספר אתגרים ניסיוניים הקיימים בגישה הקונבנציונלית.