Экспериментальное измерение остаточных напряжений в микропроводе Текст научной статьи по специальности «Физика»

С.А. Баранов*’**, С.С. Стоянов

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В МИКРОПРОВОДЕ

Институт прикладной физики АН Республики Молдова, ул. Академией , 5, г. Кишинев, MD-2028, Республика Молдова, [email protected] **Приднестровский государственный университет им. Т.Г. Шевченко, ул. 25 Октября, 128, г. Тирасполь, Республика Молдова

Введение

Существует ряд методов экспериментального измерения остаточных напряжений, возникающих в микропроводе в процессе его получения. Ниже будет приведен результат измерения остаточных напряжений с помощью поляриметрического метода, который уже использовался ранее исследователями для других объектов (см., например, [1]). Ранее нами был разработан метод непосредственного измерения деформации жилы [2] (так называемый метод горизонтальной нити), и мы сравнивали результаты этих измерений с полученными методами ферромагнитного резонанса (ФМР) и естественного ферромагнитного резонанса (ЕФМР), которые по величине сдвига или уширения ферромагнитного резонанса позволяют вычислять остаточные напряжения (эти результаты изложены в [3-7]).

1. Поляриметрические методы измерения напряжений в микропроводе

Эти методы основаны на законах фотоупругости, а именно на том, что двойное лучепреломление, возникающее в напряженной стеклянной оболочке микропровода, пропорционально действующим в этом теле напряжениям ог-. Математически закон фотоупругости для наших целей можно записать в следующей форме:

5 = с/о , (1)

где 5 — оптическая линейная скорость хода взаимно перпендикулярных лучей, распространяющихся в напряженном теле; с — фотоупругая константа, имеющая значения (2 — 3) -10—10 м2 / H; / — толщина стекла ((1 — 20) 10—' ’м) ; с — напряжения в стекле.

Угловая разность хода определится:

„ 5 /

ф = 360° —. (2)

А

На практике наиболее простым является метод компенсаций. Суть метода сводится к тому, что поляризованный свет, прошедший через напряженный образец, «компенсируется» стеклянной пластиной, к которой прилагаются напряжения в противоположную сторону. Более точный метод измерения напряжений можно провести по следующей, усовершенствованной оптической схеме. В этом методе эллиптически поляризованный свет преобразуется в линейно поляризованный свет с по-

А /

мощью пластинки с дополнительной разностью хода у4.

В стандартном поляриметре ПКС-56 для измерения с компенсатором по предложенной выше оптической схеме используется свет с длиной волны А = 340 нм (в оптическую схему включен зеленый светофильтр). Из экспериментов следует, что напряжения в стекле — это напряжения сжатия (в отличие от напряжений в жиле, которые являются напряжениями растяжения). Метод позволяет получить усредненные по разрешающей способности прибора продольные напряжения. (В рассмотренном случае при измерении брался аморфный провод с толстой жилой, диаметр которого определялся порядка (10 —15 )мкм.) Сравнивать экспериментально найденные остаточные напряжения с теоретическими результатами [3, 6] можно лишь качественно. Ниже в таблице приведены зависимости остаточных напряжений в стеклянной изоляции микропровода от параметра х, который нахо-

© Баранов С.А., Стоянов С.С., Электронная обработка материалов, 2008, № 3, С. 97—98.

97

дится как отношение площади поперечного сечения стеклянной оболочки к площади поперечного сечения жилы (данный параметр применяется в теории остаточных напряжений [3, 6]).

Зависимости остаточных напряжений в стеклянной изоляции (при изменении параметра x), измеренные поляриметрическим методом

x 1,5 2 3 и более

о, ГРа - 0,4 - 0,3 - 0,2

погрешность, % 40 20 30

Знак минус в табличных результатах указывает на то, что остаточные напряжения имеют характер сжимающих напряжений. Отметим, что остаточные напряжения, как это видно из таблицы, убывают по абсолютной величине при возрастании параметра x, что соответствует теоретическим расчетам, приведенным в [3, 6].

2. Заключение

Экспериментально исследованы остаточные напряжения в стеклянной изоляции в литом аморфном микропроводе. Обнаружено, что остаточные деформации в стекле носят характер сжатия, тогда как деформации в жиле (см. [2-7]) - характер растяжения.

Отметим, что рассмотренные ранее методы измерения остаточных напряжений и представленный здесь метод согласуются с теоретическим расчетом (представленным, например, в [3, 6]) и поэтому подтверждают принятую в [3, 6] модель микропровода.

ЛИТЕРАТУРА

1. Рети П. Неразрушающие методы контроля металлов. М.: Машиностроение, 1972. 208 с.

2. Баранов С.А. Остаточная деформация в аморфном микропроводе // Электронная обработка материалов. 2006. № 6. С. 69-71.

3. Баранов С.А., Зотов С.К., Ларин В.С., Торкунов А.В. Особенности естественного ферромагнитного резонанса в аморфном микропроводе // ФММ. 1991. Т.69. В. 12. С. 172-173.

4. Баранов С.А., Бержанский В.Н., Зотов С.К. и др. Ферромагнитный резонанс в аморфных магнитных проводах // ФММ. 1989. Т.67. В. 1. С. 73-78.

5. Баранов С.А. Оценка распределения остаточных напряжений в жиле аморфного микропровода // Металловедение и термическая обработка материалов. 2001. № 4. С. 34-35.

6. Баранов С.А. Остаточные напряжения в жиле аморфного микропровода // Металловедение и термическая обработка материалов. 2003. № 7. С. 38-40.

7. Баранов С.А., Стоянов С.С. Исследование микропровода методом ферромагнитного резонанса // Электронная обработка материалов. 2006. № 3. С. 191-195.

Поступила 21.11.07 После переработки 04.02.08

Summary

The methods of measurement of residual tensing in cast amorphous microwire are submitted. The received experimental results confirm the earlier given theoretical conclusions.

98