Studija o akustičkoj emisiji širenja pukotina u piezo keramičkim materijalima pod toplinskim naprezanjem (1)

PZT piezokeramika ima prednosti jer drugi materijali poput metala nemaju izvrsnu otpornost na visoke temperature, otpornost na habanje i otpornost na koroziju, ali nedostatak slabe otpornosti na toplinske udare piezo keramičkih materijala uvelike je ograničen njegovom funkcijom. Piezo keramički materijali oštećuju se zbog pucanja i loma uzrokovanih toplinskim šokom, koji nastaje rastom i širenjem mikropukotina uslijed toplinskog naprezanja. Međutim, tehnički je teško proučavati rast pukotina piezo keramičkih materijala pod toplinskim naprezanjem. Trenutačno postoji malo izvješća o tome, posebno dinamika rasta pukotina u piezokeramičkim materijalima pod izravnim praćenjem toplinskog naprezanja nije viđena procesnim pokrivanjem.

Tehnologija detekcije akustične emisije pruža novu metodu za proučavanje gore navedenih tema. Akustična emisija odnosi se na pojavu da se elastični valovi generiraju zbog oslobađanja energije deformacije kada dođe do plastične deformacije ili stvaranja pukotina i širenja pod utjecajem vanjske sile ili unutarnjeg naprezanja. Oscilirajući signal događaja akustične emisije je prigušeni sinusni val, Vo je početni izlazni napon pretvornika; β je konstanta prigušenja; t je širina događaja akustične emisije. Broj impulsa η generiranih događajem akustične emisije koji se emitira unutar materijala je broj vrhova u rasponu koji prelazi Vt, ali je niži od Vo pretvornika. Za stvarne uvjete ispitivanja, ω, β i Vt su konstantni, tako da η generiran događajem akustične emisije unutar materijala odražava veličinu △ E oslobođenog tijekom procesa popuštanja naprezanja materijala.

Za krhke piezo keramičke materijale, intenzitet akustične emisije tijekom širenja pukotine ima visoku amplitudu i lako se razlikuje od buke, tako da je vrlo učinkovito proučavati proces loma piezo keramičkih materijala akustičnom emisijom. Korištena tehnologija akustične emisije u SENB testu savijanja toplinski je oštećena piezo keramičkim materijalima. Ovaj rad izravno primjenjuje tehnologiju akustične emisije u toplinskom ciklusu kako bi se točno odredio dinamički proces rasta pukotine i širenja Piezoelektrična traka od PZT materijala pod toplinskim opterećenjem.

Eksperiment koristi piezo keramički materijal aluminij-mulit bogat A1₂O₃ (≈77% po masi). Uzorak je dugi štapasti cilindar Φ20 mm x 230 mm, a oba su kraja brušena i polirana. Srednji dio uzorka stavljen je u grijaću električnu peć, a jedan kraj premazan vakuumskom mašću za spajanje s pretvornikom akustične emisije i fiksiran stezaljkom. Brzina grijanja i hlađenja električne peći kontrolirana je na 5 °C/min. Četverokanalni instrument akustične emisije AE-400B korišten je za detekciju signala širenja pukotine uzorka pod toplinskim naprezanjem. Dobitak pretpojačala bio je 40 dB, dinamički raspon glavnog pojačala bio je 60 dB, a širina pojasa bila je 40 ～ 4,0 0 Hz, postupak ispitivanja prikazan je na slici 2.

Ispitivanje gašenja provodi se na sljedeći način: Stavite uzorak Φ20 mm x 130 mm u peć, podižući temperaturu na unaprijed određenu temperaturu i održavajući je na o.h, a zatim ga stavite u spremnik uljne kupelji na 20 ℃ opremljen pretvaračem akustične emisije. Signal akustične emisije rasta pukotine tijekom hlađenja uzorka. Visinska razlika kada je piezo disk piezoelektrični pretvornici su ispušteni u uljnu kupelj je 30 cm. Ispitivanje čvrstoće koristi metodu savijanja u tri točke s rasponom od 120 mm i brzinom opterećenja od 05 mm/min.