Кореляція між фрактальною розмірністю текстури поверхні та її лазерними спеклами як основа безконтактного методу аналізу керамічних матеріалів
DOI:
https://doi.org/10.17721/1812-5409.2025/2.35Ключові слова:
оптична мікроскопія, лазерні спекли, мікрорельєф, фрактальна розмірність, керамічна поверхня, шаруваті керамічні системиАнотація
Досліджено кількісний зв'язок між фрактальною розмірністю текстури керамічної поверхні, отриманої за допомогою оптичної мікроскопії, та фрактальною розмірністю відповідного лазерного спекл-поля. Виявлено низьку чутливість спекл-аналізу до дефокусування, що спрощує процедуру контролю. Аналіз однорідних зразків виявив статистично значущі відмінності фрактальних характеристик зображень двох видів кераміки, підтвердивши можливість їхнього використання для ідентифікації матеріалів і виявлення дефектів. У випадку шаруватого керамічного зразка фрактальний аналіз спекл-картин чітко відображав його структуру, вказуючи на потенціал методу для неруйнівного контролю шаруватості й однорідності. Продемонстрований підхід підкреслює його метрологічну надійність і відкриває перспективи для його інтеграції у стандартизовані схеми контролю якості, забезпечуючи послідовну та відтворювану оцінку структурної цілісності у виробництві кераміки. Перспективи подальших досліджень пов'язані з розробленням спрощених оптичних схем спекл-аналізу для створення портативних систем експрес-контролю якості керамічних виробів.
Посилання
Ahmad, Z., Chen, J., Chen, H., Arfan, M., Shahid, T., Li, X., & Hussain, Z. (2025). Tailoring structural and mechanical properties of Cf/SiC ceramic matrix composites with BN/SiAlC interphases. Ceramics International, 51(5), 5799–5807. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.12.026
Behera, R. P., Muhammad, S. B. S., Jiaxuan, M. H., & Le Ferrand, H. (2021). Porous textured ceramics with controlled grain size and orientation. Journal of the European Ceramic Society, 41(1), 617–624. http://dx.doi.org/10.48550/arXiv.2103.01445
Bowman, K. J. (1994). Textures in Ceramic Materials. Materials Science Forum, 157(6), 43–56.
Bunge, H.-J. (2013). Texture analysis in materials science: mathematical methods. Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-408-10642-9.50006-4
Chen, M., Pan, L., Xia, X., Zhou, W., & Li, Y. (2022). Boron nitride (BN) and BN based multiple-layer interphase for SiCf/SiC composites: a review. Ceramics International, 48(23), 34107–34127. http://dx.doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.07.021
Li, Z., Li, H., Qui, Y. (2006). Fractal analysis of laser speckle for measuring roughness. In ICO20: Optical Information Processing: Vol. 6027 (pp.470–475). SPIE. https://doi.org/10.1117/12.668182
Militký, J., & Bajzík, V. (2001). Surface roughness and fractal dimension. Journal of the Textile Institute, 92(3), 91–113. http://dx.doi.org/10.1080/00405000108659617
Minatto, F. D., Milak, P., De Noni, A., Hotza, D., & Montedo, O. (2015). Multilayered ceramic composites–a review. Advances in Applied Ceramics, 114(3), 127–138. http://dx.doi.org/10.1179/1743676114Y.0000000215
Nayak, S. R., Mishra, J., & Palai, G. (2019). Analysing roughness of surface through fractal dimension: A review. Image and Vision Computing, 89, 21–34. https://doi.org/10.1016/j.imavis.2019.06.015
Ovcharenko, A., Dibrov, V., & Semenko, M. (2024). Reactive Sintering of HfB2-SiC-C Ultra-High Temperature Ceramics with Enhanced Thermal Shock Resistance. Journal of Nano- and Electronic Physics, 16(6). https://doi.org/https://doi.org/10.21272/jnep.16(6).06024
Shao, M., Xu, D., Li, S., Zuo, X., Chen, C., Peng, G., Jia, Z., Xiao, W., & Quan, Y. (2023). A review of surface roughness measurements based on laser speckle method. Journal of Iron and Steel Research International, 30(10), 1897–1915. http://dx.doi.org/10.1007/s42243-023-00930-8
Souza, P. V. S., Rodrigues, D., da Silva, L., Huguenin, J., & Balthazar, W. (2021). Characterization of surface roughness by speckle pattern – an experimental approach. Physics Education, 56(2), 025013. http://dx.doi.org/10.1088/1361-6552/abd2cc
Yakunov, A., & Sachko, A. (2024). Application of texture analysis to study the relationship between surface microrelief and laser speckles. Bulletin of Taras Shevchenko National University of Kyiv. Physics and Mathematics, 79(2), 100–103. https://doi.org/https://doi.org/10.17721/1812-5409.2024/2.16
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Andrii Yakunov, Volodymyr Dibrov, Artem Sachko
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, роботи яких публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:
- Автори зберігають авторські права та надають журналу право на першу публікацію роботи, яка одночасно ліцензується згідно із Creative Commons Attribution License, тобто надається дозвіл іншим ділитися роботою з визнанням авторства роботи та першої публікації в цьому журналі.
- Автори можуть укладати окремі додаткові угоди щодо невиключного розповсюдження опублікованої журналом версії роботи (наприклад, розмістити її у репозитарії наукової установи чи опублікувати у книзі) з підтвердженням її початкової публікації у цьому журналі.
- Дозволяється та заохочується розміщення своїх робіт в мережі Інтернет авторами (наприклад, у репозитаріях наукових установ або на особистих веб-сторінках) до та під час процесу подання, оскільки це може призвести до продуктивного обміну, а також до більш ранніх цитувань опублікованої роботи та їх більшої кількості (див. The Effect of Open Access).
