Даследаванне акустычнай эмісіі распаўсюджвання расколін у п'езакерамічных матэрыялах пры тэрмічнай нагрузцы (1)

П'езакераміка PZT мае перавагі ў тым, што іншыя матэрыялы, такія як метал, не валодаюць выдатнай устойлівасцю да высокіх тэмператур, зносаўстойлівасцю і каразійнай устойлівасцю, але недахопам з'яўляецца нізкая ўстойлівасць да тэрмічнага ўдару п'езакерамічных матэрыялаў, якія значна абмежавалі яе функцыі. П'езакерамічныя матэрыялы пашкоджваюцца з-за расколін і разломаў, выкліканых цеплавым ударам, які выклікаецца ростам і пашырэннем мікротрэшчыны з-за тэрмічнага напружання. Аднак тэхнічна складана даследаваць рост расколін п'езакерамічных матэрыялаў пры тэрмічнай нагрузцы. У цяперашні час паведамленняў пра гэта мала, асабліва дынаміка росту расколін у п'езакерамічных матэрыялах пры непасрэдным кантролі тэрмічнага напружання не была заўважана ў асвятленні працэсу.

Тэхналогія выяўлення акустычнай эмісіі дае новы метад для вывучэння вышэйпералічаных тэм. Акустычная эмісія адносіцца да з'явы, калі пругкія хвалі ўзнікаюць з-за вызвалення энергіі дэфармацыі, калі пластычная дэфармацыя або адукацыя і пашырэнне расколін адбываюцца пад уздзеяннем знешняй сілы або ўнутранага напружання. Вагальны сігнал падзеі акустычнай эмісіі ўяўляе сабой затухлую сінусоіду, Vo - пачатковае выхадное напружанне пераўтваральніка; β - канстанта згасання; t - шырыня падзеі акустычнай эмісіі. Колькасць імпульсаў η, якія генеруюцца акустычнай эмісіяй унутры матэрыялу, - гэта колькасць пікаў у дыяпазоне, які перавышае Vt, але ніжэйшы за Vo пераўтваральніка. Для рэальных умоў выпрабаванняў ω, β і Vt з'яўляюцца пастаяннымі, таму η, утвораная падзеяй акустычнай эмісіі ўнутры матэрыялу, адлюстроўвае велічыню △ E, якая вылучаецца падчас працэсу паслаблення напружання ў матэрыяле.

Для далікатных п'езакерамічных матэрыялаў інтэнсіўнасць акустычнай эмісіі падчас распаўсюджвання расколіны мае высокую амплітуду і яе лёгка адрозніць ад шуму, таму вельмі эфектыўна вывучаць працэс разбурэння п'езакерамічных матэрыялаў з дапамогай акустычнай эмісіі. Выкарыстоўваецца тэхналогія акустычнай эмісіі ў выпрабаванні SENB на выгіб тэрмічнага пашкоджання п'езакерамічнымі матэрыяламі. У гэтай працы непасрэдна прымяняецца тэхналогія акустычнай эмісіі ў цеплавым цыкле для дакладнага вызначэння дынамічнага працэсу росту расколін і распаўсюджвання П'езаэлектрычная стужка з матэрыялу PZT, якая падвяргаецца цеплавым нагрузкам.

У эксперыменце выкарыстоўваецца гліназёмна-мулітавы п'езакерамічны матэрыял, багаты A1₂O₃ (≈77% па масе). Узор уяўляе сабой доўгі цыліндр у форме стрыжня Φ20 мм × 230 мм, абодва канцы якога адшліфаваны і адпаліраваны. Сярэдняя частка ўзору была змешчана ў награвальную электрычную печ, а адзін канец быў пакрыты вакуумнай змазкай для злучэння з пераўтваральнікам акустычнай эмісіі і замацаваны заціскам. Хуткасць нагрэву і астуджэння электрычнай печы рэгулюецца на ўзроўні 5 ° C / мін. Чатырохканальны прыбор акустычнай эмісіі AE-400B быў выкарыстаны для выяўлення сігналу распаўсюджвання расколіны ўзору пры тэрмічнай нагрузцы. Каэфіцыент узмацнення папярэдняга ўзмацняльніка складаў 40 дБ, дынамічны дыяпазон асноўнага ўзмацняльніка быў 60 дБ, а паласа прапускання была 40 ～ 4,0 0 Гц, працэс тэставання паказаны на малюнку 2.

Тэст на загартоўку выконваецца наступным чынам: пакладзеце ўзор Φ20 мм х 130 мм у печ, падвысіўшы тэмпературу да зададзенай тэмпературы і падтрымліваючы яе на ўзроўні o.hs, а затым пакладзеце яго ў ёмістасць з алейнай ваннай пры 20 ℃, абсталяваную датчыкам акустычнай эмісіі. Сігнал акустычнай эмісіі росту расколіны пры астуджэнні ўзору. Перапад вышынь пры п'езадыскавыя п'езаэлектрычныя пераўтваральнікі апускаюцца ў алейную ванну на 30 см. Тэст на трываласць выкарыстоўвае метад трохкропкавага выгібу з пралётам 120 мм і хуткасцю нагрузкі 05 мм/мін.