Undersøgelse af akustisk emission af revneudbredelse i piezokeramiske materialer under termisk stress (1)

PZT piezokeramik har fordele, at andre materialer såsom metal ikke har fremragende højtemperaturbestandighed, slidstyrke og korrosionsbestandighed, men ulempen ved dårlig termisk stødmodstand af piezokeramiske materialer er stærkt begrænset af dens funktion. Piezokeramiske materialer er beskadiget på grund af revner og brud forårsaget af termisk chok, som er forårsaget af vækst og udvidelse af mikrorevner på grund af termisk stress. Imidlertid er det teknisk vanskeligt at studere revnevæksten af ​​piezokeramiske materialer under termisk stress. På nuværende tidspunkt er der få rapporter om dette, især dynamikken i revnevækst i piezokeramiske materialer under direkte overvågning af termisk stress er ikke blevet set af procesdækning.

Akustisk emissionsdetektionsteknologi giver en ny metode til undersøgelse af ovenstående emner. Akustisk emission refererer til det fænomen, at elastiske bølger genereres på grund af frigivelsen af ​​belastningsenergi, når plastisk deformation eller revnedannelse og ekspansion sker under påvirkning af ydre kraft eller indre belastning. Det oscillerende signal for en akustisk emissionsbegivenhed er en dæmpet sinusbølge, Vo er transducerens initiale udgangsspænding; β er dæmpningskonstanten; t er bredden af ​​den akustiske emissionshændelse. Antallet af impulser η genereret af en akustisk emissionshændelse, der udsendes inde i materialet, er antallet af toppe i et område, der overstiger Vt, men lavere end Vo af transduceren. For en faktisk testtilstand er ω, β og Vt konstante, så η genereret af en akustisk emissionshændelse, der udsendes inde i materialet, afspejler størrelsen af ​​△ E frigivet under materialets spændingsrelaksationsproces.

For sprøde piezokeramiske materialer har den akustiske emissionsintensitet under revneudbredelse en høj amplitude og er let at skelne fra støj, så det er meget effektivt at studere brudprocessen af ​​piezokeramiske materialer ved akustisk emission. Brugt akustisk emissionsteknologi i SENB bøjningstest af termisk er beskadiget af piezokeramiske materialer. Dette arbejde anvender den akustiske emissionsteknologi direkte i den termiske cyklus for nøjagtigt at bestemme den dynamiske proces med revnevækst og udbredelse af PZT materiale piezoelektrisk strimmel under termisk belastning.

Forsøget anvender aluminiumoxid-mullit piezokeramisk materiale rigt på A12O3 (≈77 vægtprocent). Prøven er en lang stangformet cylinder på Φ20 mmx 230 mm, og begge ender er slebet og poleret. Den midterste del af prøven blev anbragt i en elektrisk varmeovn, og den ene ende blev belagt med vakuumfedt for at forbinde med den akustiske emissionstransducer og fikseret med en klemme. Opvarmnings- og afkølingshastigheden af ​​den elektriske ovn styres ved 5 ° C / min. AE-400B fire-kanals akustisk emissionsinstrument blev brugt til at detektere revneudbredelsessignalet fra prøven under termisk stress. Forforstærkerens forstærkning var 40dB, det dynamiske område af hovedforstærkeren var 60dB, og båndbredden var 40 ~ 4. 0 0 Hz, testprocessen er vist i figur 2.

Slukningstesten udføres som følger: Sæt Φ20 mm x 130 mm prøven i ovnen, hæv temperaturen til en forudbestemt temperatur og hold den ved o.hs, og anbring den derefter i en 20 ℃ oliebadsbeholder udstyret med en akustisk emissionstransducer. Akustisk emissionssignal om revnevækst under prøveafkølingen. Højdeforskellen når piezo disk piezoelektriske transducere er faldet i oliebadet var 30 cm. Styrketesten anvender trepunktsbøjningsmetoden med et spænd på 120 mm og en belastningshastighed på 05.mm/min.