Keraamien ja keraami-metalliliitosten ominaisuuksien määrittäminen ultraäänimenetelmillä

Tukimuksessa selvitettiin rikkomattomien aineenkoetusmenetelmien käyttöä keraamien ja keraami-metalliliitosten karakterisointiin. Erityisesti tutkittiin keraamien pintavikojen, huokoisuuden ja kimmoisten ominaisuuksien määritystä korkeataajuusultraäänimenetelmällä. Fokusoiduilla korkeataajuusluotaimilla (> 30 MHz) havaittiin fokusointitavasta riippuen sekä pintaan avautuvia mikrosäröjä (pituus noin 500 my m) että materiaalien sisäisiä epäjatkuvuuskohtia, joiden halkaisijat olivat alle 100 gm. Alumiinioksidin, sirkonioksidin ja piinitridin kimmokertoimiksi saatiin ultraäänen etenemisnopeuden perusteella 344 GPa, 185 GPa ja 374 GPa. Korkeataajuusultraäänimenetelmällä tutkittiin myös juotettujen ja liimattujen keraamimetalliliitosten laatua. Puutteellisten liitosten ohella havaittiin termisten jännitysten aiheuttamia laminaarisia säröjä keraamissa. Tutkimustulokset osoittavat heijastusperiaatteella toimivan akustisen mikroskoopin soveltuvan keraamien ja keraami-metalliliitosten ominaisuuksien määrittämiseen. Keraamien materiaalivikojen tutkimiseen useimmiten saavutetaan riittävä erotuskyky käyttämällä yli 50 MHz:n taajuudella toimivia luotaimia. Keraamien kimmo-ominaisuuksien määrittäminen ultraäänimenetelmällä edellyttää äänen etenemisnopeuden mittausta materiaalissa. Etenkin huokoisten keraamien ja pinnoitteiden kimmo-ominaisuuksien määrittäminen vaatii tarkempia menetelmiä äänennopeuden mittaukseen