Onderzoek naar de akoestische emissie van scheurvoortplanting in piëzo-keramische materialen onder thermische spanning (1)

PZT-piëzokeramiek heeft de voordelen dat andere materialen, zoals metaal, geen uitstekende weerstand tegen hoge temperaturen, slijtvastheid en corrosieweerstand hebben, maar het nadeel van de slechte thermische schokbestendigheid van piëzo-keramische materialen wordt sterk beperkt door zijn functie. Piëzo-keramische materialen worden beschadigd als gevolg van scheuren en breuken veroorzaakt door thermische schokken, die worden veroorzaakt door de groei en uitzetting van microscheuren als gevolg van thermische spanning. Het is echter technisch moeilijk om de scheurgroei van piëzo-keramische materialen onder thermische spanning te bestuderen. Op dit moment zijn er weinig rapporten hierover, vooral de dynamiek van scheurgroei in piëzokeramische materialen onder directe monitoring van thermische spanning is niet waargenomen in de procesdekking.

Detectietechnologie voor akoestische emissie biedt een nieuwe methode voor het bestuderen van de bovengenoemde onderwerpen. Akoestische emissie verwijst naar het fenomeen dat elastische golven worden gegenereerd als gevolg van het vrijkomen van rekenergie wanneer plastische vervorming of scheurvorming en uitzetting optreedt onder invloed van externe kracht of interne spanning. Het oscillerende signaal van een akoestische emissiegebeurtenis is een gedempte sinusgolf, Vo ​​is de initiële uitgangsspanning van de transducer; β is de verzwakkingsconstante; t is de breedte van de akoestische emissiegebeurtenis. Het aantal pulsen η dat wordt gegenereerd door een akoestische emissiegebeurtenis die in het materiaal wordt afgegeven, is het aantal pieken in een bereik groter dan Vt, maar lager dan Vo van de transducer. Voor een werkelijke testomstandigheid zijn ω, β en Vt constant, dus η gegenereerd door een akoestische emissiegebeurtenis die in het materiaal wordt uitgezonden, weerspiegelt de grootte van △ E die vrijkomt tijdens het spanningsrelaxatieproces van het materiaal.

Voor brosse piëzo-keramische materialen heeft de akoestische emissie-intensiteit tijdens scheurvoortplanting een hoge amplitude en is gemakkelijk te onderscheiden van ruis. Het is dus zeer effectief om het breukproces van piëzo-keramische materialen te bestuderen door middel van akoestische emissie. De gebruikte akoestische emissietechnologie in de SENB-buigtest wordt thermisch beschadigd door piëzo-keramische materialen. Dit werk past de akoestische emissietechnologie rechtstreeks toe in de thermische cyclus om nauwkeurig het dynamische proces van scheurgroei en -voortplanting te bepalen PZT-materiaal piëzo-elektrische strip onder thermische spanning.

Het experiment maakt gebruik van piëzo-keramisch materiaal van aluminiumoxide-mulliet dat rijk is aan A1₂O₃ (≈77 massaprocent). Het exemplaar is een lange staafvormige cilinder van Φ20 mm x 230 mm, en beide uiteinden zijn geslepen en gepolijst. Het middelste deel van het monster werd in een elektrische verwarmingsoven geplaatst en het ene uiteinde werd bedekt met vacuümvet om verbinding te maken met de akoestische emissietransducer en vastgezet met een klem. De verwarmings- en koelsnelheid van de elektrische oven wordt geregeld op 5 ° C / min. Het AE-400B vierkanaals akoestische emissie-instrument werd gebruikt om het scheurvoortplantingssignaal van het monster onder thermische spanning te detecteren. De versterking van de voorversterker was 40 dB, het dynamische bereik van de hoofdversterker was 60 dB en de bandbreedte was 40 ~ 4,0 0 Hz, het testproces wordt weergegeven in figuur 2.

De afschriktest wordt als volgt uitgevoerd: Plaats het monster van Φ20 mm x 130 mm in de oven, verhoog de temperatuur tot een vooraf bepaalde temperatuur en houd deze op o.hs, en plaats het vervolgens in een oliebadcontainer van 20 ℃ uitgerust met een akoestische emissietransducer. Akoestisch emissiesignaal van scheurgroei tijdens het afkoelen van het monster. Het hoogteverschil wanneer de piëzo-schijf piëzo-elektrische transducers worden in het oliebad gedropt van 30 cm. Bij de sterktetest wordt gebruik gemaakt van de driepuntsbuigmethode met een overspanning van 120 mm en een belastingssnelheid van 05 mm/min.