مروری بر کاربرد روش اثرگذاری نانو در اندازه‌گیری تنش پسماند

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند تبریز، تبریز

2 دانشیار دانشکدة مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند تبریز، تبریز

چکیده

تنش پسماند تنشی است که در یک جسم جامد بدون اعمال تنش خارجی وجود دارد. منشأ آن ناشی از عدم تطابق بین نواحی مختلف ریزساختاری در ماده است و بسته به فرایند تولید قطعه ممکن است در گسترة وسیعی از قطعات صنعتی موجود باشد و اثر قابل توجهی را بر عملکرد آنها بگذارد. بنابراین اندازه‌گیری و شناخت تنش پسماند در قطعات مهندسی از منظر علمی و فناوری بسیار مهم است. روش اثرگذاری نانو از جمله روش‌های اندازه گیری تنش پسماند به‌صورت غیرمخرب است که بر پایة نظریه‌های مکانیک محیط‌های ناپیوسته تنش پسماند جامدات را در مقیاس میکروسکوپی اندازه می‌گیرد و چند سالی است که توجه محققان فعال در این حوزه را به‌خود جلب کرده است. در این مقاله تحقیقات انجام‌شده در مورد اندازه‌گیری تنش پسماند با روش اثرگذاری نانو به اجمال مرور و بررسی شده است.

کلیدواژه‌ها


[1] P. Withers, Introduction to Residual Stress, In Reference Module in Materials Science and Materials Engineering, 2016.

[2] B. H. Withers, Residual Stress Part 1 - Measurement Techniques, Materials Science and Technology, vol. 17, pp. 355-365, 2001.

[3] X. L. Zhi-Hui Xu, Residual Stress Determination, in Micro and Nano Mechanical Testing of Materials and Devices, Springer, 2008, pp. 139-153.

[4] Zhu, Li-Na, Bin-Shi Xu, Hai-Dou Wang, Cheng-Biao Wang, Measurement of residual stresses using nanoindentation method, Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences, Vol. 40, No. 2, pp. 77-89, 2015.

[5] C. T. Hainsworth, Analysis of nanoindentation load-displacement loading curves, Journal of Material Research, Vol. 11, pp. 1987-1995, 1996.

[6] K. Herrmann, Progress in determination of the area function of indenters used for nanoindentation, Thin Solids Films, Vol. 377, pp. 394-400, 2000.

[7] P. G. Oliver, An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments, Journal of Material Research, Vol. 7, No. 6, pp. 1564-1583, 1992.

[8] I. N. Sneddon, The relation between load and penetration in the axisymmetric boussinesq problem for a punch of arbitrary profile, International Journal of Engineering Science, Vol. 3, Issue 1, pp. 47-57, 1965.

[9] W. R. LaFontaine, C. A. Paszkiet, M. A. Korhonen, C. Y. Li, Residual stress measurements of thin aluminum metallizations by continuous indentation and x-ray stress measurement techniques, Journal of materials research, Vol. 6, No. 10, pp.2084-2090, 1991.

[10] A. G. S. Suresh, A new method for estimating residual stresses by instrumented sharp indentation, Acta Materialia, Vol. 46, No. 16, pp. 5755-5767, 1998.

[11] Z. H. Xu, Estimation of residual stresses from elastic recovery of nanoindentation, Philosophical Magazine, Vol. 86, No. 19, pp. 2835-2846, 2006.

[12] Chen, Xi, Jin Yan, Anette M. Karlsson, On the determination of residual stress and mechanical properties by indentation, Materials Science and Engineering: A, Vol 416, No. 1, pp. 139-149, 2006.

[13] Zhu, Li-na, Bin-shi Xu, Hai-dou Wang, Cheng-biao Wang, Measurement of residual stress in quenched 1045 steel by the nanoindentation method, Materials Characterization, Vol. 61, No. 12, pp. 1359-1362, 2010.

[14] C. A. Charitidis, D. A. Dragatogiannis, E. P. Koumoulos, I. A. Kartsonakis, Residual stress and deformation mechanism of friction stir welded aluminum alloys by nanoindentation, Materials Science and Engineering: A, Vol. 540, pp. 226-234, 2012.

[15] J. Dean, G. Aldrich-Smith, T. W. Clyne, Use of nanoindentation to measure residual stresses in surface layers, Acta Materialia, Vol. 59, No. 7, pp. 2749-2761, 2011.

[16] Zhu, Jianguo, Huimin Xie, Zhenxing Hu, Pengwan Chen, Qingming Zhang, Cross-sectional residual stresses in thermal spray coatings measured by moiré interferometry and nanoindentation technique, Journal of thermal spray technology, Vol. 21, No. 5, pp. 810-817, 2012.

[17] Zhu, Li-Na, Bin-Shi Xu, Hai-Dou Wang, Cheng-Biao Wang, Microstructure and nanoindentation measurement of residual stress in Fe-based coating by laser cladding, Journal of Materials Science, Vol. 47, No. 5, pp. 2122-2126, 2012.

[18] R. C. Chang, F. Y. Chen, C. T. Chuang, Y. C. Tung, Residual stresses of sputtering titanium thin films at various substrate temperatures, Journal of nanoscience and nanotechnology, Vol. 10, No. 7, pp. 4562-4567, 2010.

[19] Ghidelli, Matteo, Marco Sebastiani, Christian Collet, Raphael Guillemet, Determination of the elastic moduli and residual stresses of freestanding Au-TiW bilayer thin films by nanoindentation, Materials & Design, Vol. 106, pp. 436-445, 2016.

[20] Lei, Soichan, Jia-Hong Huang, Haydn Chen, Measurement of residual stress on TiN/Ti bilayer thin films using average X-ray strain combined with laser curvature and nanoindentation methods, Materials Chemistry and Physics, Vol. 199, pp. 185-192, 2017