Studie om akustisk utslipp av sprekkforplantning i piezokeramiske materialer under termisk stress (1)

PZT piezokeramikk har fordeler ved at andre materialer som metall ikke har utmerket høytemperaturbestandighet, slitestyrke og korrosjonsmotstand, men ulempen med dårlig termisk sjokkbestandighet til piezokeramiske materialer har sterkt begrenset av funksjonen. Piezokeramiske materialer er skadet på grunn av sprekker og brudd forårsaket av termisk sjokk, som er forårsaket av vekst og utvidelse av mikrosprekker på grunn av termisk stress. Imidlertid er det teknisk vanskelig å studere sprekkveksten til piezokeramiske materialer under termisk stress. For tiden er det få rapporter om dette, spesielt dynamikken til sprekkvekst i piezokeramiske materialer under direkte overvåking av termisk stress har ikke blitt sett av prosessdekning.

Akustisk emisjonsdeteksjonsteknologi gir en ny metode for å studere de ovennevnte emnene. Akustisk emisjon refererer til fenomenet at elastiske bølger genereres på grunn av frigjøring av tøyningsenergi når plastisk deformasjon eller sprekkdannelse og ekspansjon oppstår under påvirkning av ytre kraft eller indre stress. Det oscillerende signalet til en akustisk emisjonshendelse er en dempet sinusbølge, Vo er den opprinnelige utgangsspenningen til transduseren; β er dempningskonstanten; t er bredden på den akustiske utslippshendelsen. Antallet pulser η generert av en akustisk emisjonshendelse utstedt inne i materialet er antall topper i et område som overstiger Vt, men lavere enn Vo til transduseren. For en faktisk testtilstand er ω, β og Vt konstante, så η generert av en akustisk emisjonshendelse utstedt inne i materialet reflekterer størrelsen på △ E frigjort under materialets spenningsavslappingsprosess.

For sprø piezokeramiske materialer har den akustiske emisjonsintensiteten under sprekkforplantning høy amplitude og er lett å skille fra støy, så det er veldig effektivt å studere bruddprosessen til piezokeramiske materialer ved akustisk emisjon. Brukt akustisk emisjonsteknologi i SENB bøyetest av termisk er skadet av piezokeramiske materialer. Dette arbeidet bruker den akustiske utslippsteknologien direkte i den termiske syklusen for nøyaktig å bestemme den dynamiske prosessen med sprekkvekst og forplantning av PZT-materiale piezoelektrisk stripe under termisk stress.

Eksperimentet bruker aluminiumoksyd-mullitt piezokeramisk materiale rikt på A12O3 (≈77 vekt%). Prøven er en lang stavformet sylinder på Φ20 mmx 230 mm, og begge ender er slipt og polert. Den midtre delen av prøven ble plassert i en elektrisk varmeovn, og den ene enden ble belagt med vakuumfett for å koble til den akustiske emisjonstransduseren og festet med en klemme. Oppvarmings- og avkjølingshastigheten til den elektriske ovnen styres til 5 ° C / min. AE-400B fire-kanals akustisk emisjonsinstrument ble brukt til å oppdage sprekkforplantningssignalet til prøven under termisk stress. Forsterkningen til forforsterkeren var 40dB, det dynamiske området til hovedforsterkeren var 60dB, og båndbredden var 40 ~ 4. 0 0 Hz, testprosessen er vist i figur 2.

Bråkjølingstesten utføres som følger: Sett Φ20 mm x 130 mm prøven i ovnen, øk temperaturen til en forhåndsbestemt temperatur og hold den på o.hs, og legg den deretter i en 20 ℃ oljebadbeholder utstyrt med en akustisk emisjonstransduser. Akustisk emisjonssignal om sprekkvekst under prøveavkjølingen. Høydeforskjellen når piezo disk piezoelektriske transdusere slippes ned i oljebadet var 30 cm. Styrketesten bruker trepunkts bøyemetoden med et spenn på 120 mm og en belastningshastighet på 05.mm/min.