Metodo della Rosetta Micrometrica per la misura multidirezionale degli stress residui tramite tecnologia a fascio ionico focalizzato

A new method for the calculation of the residual stress state of materials is presented in this work. The method, named Micrometric Rosette (MR), applies the principles validated in previous publications by the same authors [13, 14, 15], and consists of the combined use of focused ion beam (FIB), the scanning electron microscope (SEM) and the digital correlation of images (DIC). The technique allows the evaluation of the residual stress of a material by measuring the relaxation of the same after the removal of the volume surrounding that forces him and keeps it in tension. The implementation of the method, presented in this work, consists in the ability of analyzing the relaxation of the material along any direction in the plane of the surface of the material, and the ability to identify the main directions of tension, thereby enabling the complete evaluation of the residual stress state with one and only test measurement. The measure is carried out with a cyclic repetition of removal of the material, as shown in fig 5, allowing the realization of a profile of residual stress as a function of the sinking. The resolution of the gradient is of the order of 100 nm. The developed procedure is semi-automated thanks to the implementation, by the same authors, of a script for the continuous control and realignment of the instruments. The script allows to vary the size of the area being analyzed, the number of cycles performed, the relative sinking of each cycle, the numerosity and the orientation of the directions to be analyzed, allowing to perfectly adapt the test to the peculiarities of the specimen which is to be studied. In this work the method was executed on a material characterized by a non equi biaxial stress state, a rolled sheet.

In questo lavoro è presentato un metodo innovativo per il calcolo dello stato tensionale residuo di un materiale. Il metodo, denominato Rosetta Micrometrica (Micrometric Rosette, MR), applica i cui principi validati in precedenti pubblicazioni degli stessi autori [13, 14, 15], e consiste nell’utilizzo combinato del fascio ionico focalizzato (FIB), del microscopio elettronico a scansione (SEM) e della correlazione digitale di immagini (DIC). La tecnica consente la valutazione dello stress residuo di un materiale misurando il rilassamento dello stesso a seguito della rimozione del volume circostante che lo costringe e lo mantiene in tensione. L’implementazione del metodo, presentata in questo lavoro, consiste nella capacità di analizzare il rilassamento del materiale lungo qualsivoglia direzione nel piano della superficie del campione, e la capacità di individuarne le direzioni principali di tensione, consentendo così la valutazione completa dello stato tensionale residuo con un solo unico test di misura. La procedura è realizzata con una ripetizione ciclica di rimozione del materiale consentendo la valutazione del profilo dello stress residuo in funzione dell’affondamento. La risoluzione del gradiente è dell’ordine di 100 nm. La procedura sviluppata è semi automatizzata, grazie alla realizzazione, da parte degli stessi autori, di uno script per il continuo controllo e riallineamento degli strumenti coinvolti. Lo script permette di variare le dimensioni dell’area di materiale analizzato, il numero di cicli eseguiti, l’affondamento relativo di ogni ciclo, la numerosità e l’orientazione delle direzioni da analizzare, consentendo di adattare perfettamente la misura alle peculiarità del provino che deve essere studiato. Il metodo viene eseguito su un materiale caratterizzato da uno stato tensionale non equibiassiale, un laminato.