Studiu privind emisia acustică a propagării fisurilor în materiale piezoceramice sub stres termic (1)

Piezoceramica PZT are avantaje că alte materiale, cum ar fi metalul, nu au o rezistență excelentă la temperaturi ridicate, rezistență la uzură și rezistență la coroziune, dar dezavantajul rezistenței slabe la șocuri termice a materialelor piezoceramice este foarte limitat de funcția sa. Materialele piezoceramice sunt deteriorate din cauza fisurilor și ruperii cauzate de șoc termic, care este cauzată de creșterea și extinderea microfisurilor din cauza stresului termic. Cu toate acestea, este dificil din punct de vedere tehnic să se studieze creșterea fisurilor materialelor piezoceramice sub stres termic. În prezent, există puține rapoarte despre acest lucru, în special dinamica creșterii fisurilor în materialele piezoceramice sub monitorizarea directă a stresului termic nu a fost văzută de acoperirea procesului.

Tehnologia de detectare a emisiilor acustice oferă o nouă metodă pentru studiul subiectelor de mai sus. Emisia acustică se referă la fenomenul în care se generează unde elastice datorită eliberării energiei de deformare atunci când deformarea plastică sau formarea de fisuri și expansiune au loc sub influența forței externe sau a tensiunii interne. Semnalul oscilant al unui eveniment de emisie acustică este o undă sinusoidală amortizată, Vo este tensiunea inițială de ieșire a traductorului; β este constanta de atenuare; t este lățimea evenimentului de emisie acustică. Numărul de impulsuri η generate de un eveniment de emisie acustică emis în interiorul materialului este numărul de vârfuri dintr-un interval care depășește Vt, dar mai mic decât Vo al traductorului. Pentru o condiție de testare reală, ω, β și Vt sunt constante, deci η generat de un eveniment de emisie acustică emis în interiorul materialului reflectă magnitudinea △ E eliberată în timpul procesului de relaxare a tensiunilor materialului.

Pentru materialele piezoceramice fragile, intensitatea emisiei acustice în timpul propagării fisurii are o amplitudine mare și este ușor de distins de zgomot, deci este foarte eficient să se studieze procesul de rupere a materialelor piezoceramice prin emisie acustică. Tehnologia de emisie acustică utilizată în testul de încovoiere SENB este deteriorată termic de materialele piezoceramice. Această lucrare aplică direct tehnologia de emisie acustică în ciclul termic pentru a determina cu precizie procesul dinamic de creștere și propagare a fisurilor. Material PZT bandă piezoelectrică sub stres termic.

Experimentul folosește material piezoceramic de alumină-mullit bogat în A1₂O₃ (≈77% din masă). Eșantionul este un cilindru lung în formă de tijă de Φ20 mmx 230 mm, iar ambele capete sunt șlefuite și lustruite. Partea de mijloc a probei a fost plasată într-un cuptor electric de încălzire, iar un capăt a fost acoperit cu vaselină pentru a se conecta cu traductorul de emisie acustică și fixat cu o clemă. Viteza de încălzire și răcire a cuptorului electric este controlată la 5 ° C / min. Instrumentul de emisie acustică cu patru canale AE-400B a fost utilizat pentru a detecta semnalul de propagare a fisurii al probei sub stres termic. Câștigul preamplificatorului a fost de 40 dB, domeniul dinamic al amplificatorului principal a fost de 60 dB și lățimea de bandă a fost de 40 ～ 4. 0 0 Hz, procesul de testare este prezentat în Figura 2.

Testul de stingere se efectuează după cum urmează: Puneți proba de Φ20mm x 130mm în cuptor, ridicând temperatura la o temperatură predeterminată și mențineți-o la o.hs, apoi puneți-o într-un recipient cu baie de ulei de 20 ℃ echipat cu un traductor de emisie acustică. Semnal de emisie acustică a creșterii fisurilor în timpul răcirii probei. Diferența de înălțime atunci când piezo-disc traductoarele piezoelectrice sunt aruncate în baia de ulei a fost de 30 cm. Testul de rezistență utilizează metoda de îndoire în trei puncte cu o deschidere de 120 mm și o rată de încărcare de 05 mm/min.