Kajian Emisi Akustik Perambatan Retak pada Bahan Keramik Piezo pada Tekanan Termal (1)

Piezoceramic PZT memiliki kelebihan dimana bahan lain seperti logam tidak memiliki ketahanan suhu tinggi, ketahanan aus dan ketahanan korosi yang sangat baik, namun kelemahan dari ketahanan guncangan termal yang buruk pada bahan keramik piezo sangat dibatasi oleh fungsinya. Bahan keramik piezo rusak akibat retak dan patah akibat thermal shock, yang disebabkan oleh tumbuh dan meluasnya microcracks akibat tekanan termal. Namun, secara teknis sulit untuk mempelajari pertumbuhan retak bahan keramik piezo di bawah tekanan termal. Saat ini, hanya ada sedikit laporan mengenai hal ini, terutama dinamika pertumbuhan retak pada bahan piezoceramic di bawah pemantauan langsung tegangan termal belum terlihat pada cakupan proses.

Teknologi deteksi emisi akustik memberikan metode baru untuk mempelajari topik-topik di atas. Emisi akustik mengacu pada fenomena gelombang elastis yang dihasilkan akibat pelepasan energi regangan ketika deformasi plastis atau pembentukan dan perluasan retakan terjadi di bawah pengaruh gaya eksternal atau tekanan internal. Sinyal osilasi dari peristiwa emisi akustik adalah gelombang sinus teredam, Vo adalah tegangan keluaran awal transduser; β adalah konstanta atenuasi; t adalah lebar kejadian emisi akustik. Jumlah pulsa η yang dihasilkan oleh peristiwa emisi akustik yang dikeluarkan di dalam material adalah jumlah puncak dalam rentang yang melebihi Vt, namun lebih rendah dari Vo transduser. Untuk kondisi pengujian sebenarnya, ω, β, dan Vt adalah konstan, sehingga η yang dihasilkan oleh peristiwa emisi akustik yang dikeluarkan di dalam material mencerminkan besarnya △ E yang dilepaskan selama proses relaksasi tegangan material.

Untuk material keramik piezo getas, intensitas emisi akustik selama perambatan retak memiliki amplitudo yang tinggi dan mudah dibedakan dengan kebisingan, sehingga sangat efektif untuk mempelajari proses rekahan material keramik piezo dengan emisi akustik. Teknologi emisi akustik yang digunakan dalam uji lentur SENB terhadap kerusakan termal pada bahan keramik piezo. Karya ini secara langsung menerapkan teknologi emisi akustik dalam siklus termal untuk secara akurat menentukan proses dinamis pertumbuhan dan perambatan retakan Strip piezoelektrik bahan PZT di bawah tekanan termal.

Percobaan ini menggunakan bahan keramik piezo alumina-mullite yang kaya akan A1₂O₃ (≈77% massa). Benda uji berupa silinder berbentuk batang panjang berukuran Φ20 mmx 230 mm, kedua ujungnya digerinda dan dipoles. Bagian tengah sampel ditempatkan dalam tungku listrik pemanas, dan salah satu ujungnya dilapisi dengan minyak vakum untuk dihubungkan dengan transduser emisi akustik dan difiksasi dengan penjepit. Laju pemanasan dan pendinginan tungku listrik dikontrol pada 5°C/menit. Instrumen emisi akustik empat saluran AE-400B digunakan untuk mendeteksi sinyal perambatan retak sampel di bawah tekanan termal. Gain preamplifier adalah 40dB, rentang dinamis penguat utama adalah 60dB, dan bandwidth adalah 40 ～ 4.0 0 Hz, proses pengujian ditunjukkan pada Gambar 2.

Uji quench dilakukan sebagai berikut: Masukkan sampel berukuran Φ20mm x 130mm ke dalam tungku, naikkan suhu hingga suhu yang telah ditentukan dan simpan pada o.hs, kemudian masukkan ke dalam wadah penangas minyak 20℃ yang dilengkapi dengan transduser emisi akustik. Sinyal emisi akustik pertumbuhan retakan selama pendinginan sampel. Perbedaan ketinggian saat transduser piezoelektrik piezo disk dijatuhkan ke dalam penangas minyak setinggi 30 cm. Uji kekuatan menggunakan metode tekuk tiga titik dengan bentang 120mm dan laju pembebanan 05,mm/menit.