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Studio sull'emissione acustica della propagazione delle crepe nei materiali piezoceramici sottoposti a stress termico (2)

Visualizzazioni: 0 Autore: Editor del sito Orario di pubblicazione: 2020-03-02 Origine: Sito

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Caratteristiche dell'emissione acustica della propagazione della cricca quando il sensore di temperatura cambia lentamente.

Man mano che la temperatura del materiale piezoceramico PZT aumenta e si raffredda lentamente, l'emissione acustica causata dalla crescita delle crepe causata dallo stress termico interno del campione è mostrata nella Figura 3. La velocità di riscaldamento e la velocità di raffreddamento sono le stesse, entrambe 5 ℃ / min, ma le curve della velocità di conteggio delle emissioni acustiche rilevate durante i processi di riscaldamento e raffreddamento sono piuttosto diverse. Quando è riscaldato, la curva del tasso di conteggio delle emissioni acustiche ha un picco a temperature di 500 ℃ e da 250 a 300 ℃, ma è molto piccola rispetto all'emissione acustica generata durante il raffreddamento; il tasso massimo di conteggio delle emissioni acustiche viene rilevato durante il raffreddamento. È 400 volte più alto di quello riscaldato, che raggiunge il suo valore massimo nell'intervallo di temperature di 500 ～ 600 ℃ e ha un'alta densità di emissione acustica. Pertanto, la crescita e la propagazione delle cricche avviene principalmente durante il processo di raffreddamento; in condizioni di aumento della temperatura, sebbene nel campione venga generato anche stress termico a causa dell'espansione termica, ciò non provoca la crescita di un gran numero di microfessure.

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Quando viene riscaldato a diverse temperature massime T max, e poi raffreddato lentamente, le caratteristiche di emissione acustica del processo di propagazione delle microfessure sono mostrate in figura 4. Quando Tmax <50 0 ℃, il segnale di emissione acustica rilevato ha un picco nell'intervallo di temperatura di 1 80 ~ 2700 ℃, indica che la crescita e l'espansione delle microfessure sono concentrate principalmente intorno a 200 ℃, e quindi in questo intervallo di temperature, suscitando ricchezza segnali di emissione acustica, quando Tmax = 80 ℃, il segnale di emissione acustica si è ovviamente spostato nella regione ad alta temperatura e il valore di picco del tasso di conteggio delle emissioni acustiche è apparso nell'intervallo di temperatura di 500 ~ 600 ℃, indicando che la crescita e l'espansione delle microfessure erano concentrate principalmente a 500-600. ℃. Dalla Figura 4 si può anche vedere che maggiore è il Tmax, più forte è il segnale di emissione acustica.

Quando il campione di striscia piezoelettrica a bassa frequenza viene raffreddato lentamente, le microfessurazioni sono causate principalmente dallo stress termico causato dalle differenze nei coefficienti di dilatazione termica delle varie fasi nella billetta di porcellana. La diffrazione dei raggi X e il metodo HF sono stati utilizzati per analizzare quantitativamente la composizione dei cristalli piezoceramici e il contenuto della fase vetrosa del campione. I risultati hanno mostrato che il cristallo piezoceramico conteneva circa il 3,5% della fase cristallina di quarzo (vedere la tabella nella pagina successiva). La fase cristallina della fase cristallina di quarzo viene trasformata rispettivamente a 5 70 ℃ e 1800-1270 ℃. Pertanto, il coefficiente di dilatazione termica della fase cristallina di quarzo cambierà notevolmente intorno a queste due temperature, causando stress termico. Il picco del segnale di emissione acustica mostrato nella Figura 4 corrisponde a questi due intervalli di temperatura di trasformazione del cristallo di quarzo, il che indica che nell'intervallo di temperature di trasformazione del cristallo piezoelettrico del quarzo, lo stress termico attorno alle particelle di quarzo si svilupperà fino a causare una grande quantità di crepe, che stimolano un ricco segnale di emissione acustica. La curva di emissione acustica riflette pienamente il processo dinamico di formazione di microfessure nel campione sottoposto a stress termico. Quando la temperatura viene aumentata a diversi Tmax, le micro-fessure generate durante il processo di raffreddamento della billetta di porcellana verranno guarite a diversi livelli. Maggiore è il Tmax, maggiore è il grado di guarigione delle microfessure. Quando si raffredda si formano nuovamente le microfessurazioni. Maggiore è l'energia rilasciata, quindi il segnale di emissione acustica del campione durante il raffreddamento aumenta all'aumentare della Tmax.

4 Conclusione
Le caratteristiche di emissione acustica del trasduttore piezoelettrico in materiale ceramico sottoposto a stress termico riflettono il processo di propagazione della cricca e la propagazione all'interno del materiale:

(1) La formazione e la crescita di crepe nei materiali ceramici di corindone e mullite sotto stress termico si verificano principalmente durante il processo di raffreddamento e il valore di picco del tasso di conteggio delle emissioni acustiche durante il processo di raffreddamento è circa 400 volte quello durante il processo di riscaldamento.
(2) Quando la dimensione del grano diminuisce, la propagazione e la propagazione delle fessure dell'emblema nei materiali ceramici sottoposti a stress termico vengono gradualmente soppresse in un intervallo più piccolo.
(3) In condizioni di tempra, le caratteristiche di emissione acustica dell'espansione stazionaria e della propagazione dell'instabilità della fessura dell'emblema causata dallo stress termico sono coerenti con l'andamento della variazione di resistenza del campione sottoposto a shock termico.