Studie om akustisk emission av sprickutbredning i piezokeramiska material under termisk stress (1)

PZT piezokeramik har fördelar att andra material som metall inte har utmärkt högtemperaturbeständighet, slitstyrka och korrosionsbeständighet, men nackdelen med dålig värmechockbeständighet hos piezokeramiska material har i hög grad begränsats av dess funktion. Piezokeramiska material skadas på grund av sprickor och brott orsakade av termisk chock, som orsakas av tillväxt och expansion av mikrosprickor på grund av termisk stress. Det är dock tekniskt svårt att studera spricktillväxten hos piezokeramiska material under termisk stress. För närvarande finns det få rapporter om detta, särskilt dynamiken i spricktillväxt i piezokeramiska material under direkt övervakning av termisk stress har inte setts av processtäckning.

Teknik för detektering av akustisk emission ger en ny metod för att studera ovanstående ämnen. Akustisk emission avser fenomenet att elastiska vågor genereras på grund av frigöring av töjningsenergi när plastisk deformation eller sprickbildning och expansion sker under påverkan av yttre kraft eller inre spänningar. Den oscillerande signalen för en akustisk emissionshändelse är en dämpad sinusvåg, Vo är givarens initiala utspänning; β är dämpningskonstanten; t är bredden på den akustiska emissionshändelsen. Antalet pulser η som genereras av en akustisk emissionshändelse som avges inuti materialet är antalet toppar inom ett område som överstiger Vt, men lägre än Vo för givaren. För ett verkligt testtillstånd är ω, β och Vt konstanta, så η som genereras av en akustisk emissionshändelse inuti materialet återspeglar storleken på △ E som frigörs under materialets spänningsavslappningsprocess.

För spröda piezokeramiska material har den akustiska emissionsintensiteten under sprickutbredning en hög amplitud och är lätt att skilja från buller, så det är mycket effektivt att studera brottprocessen för piezokeramiska material genom akustisk emission. Använd akustisk emissionsteknik i SENBs böjningstest av termiskt skadas av piezokeramiska material. Detta arbete tillämpar direkt den akustiska emissionstekniken i den termiska cykeln för att exakt bestämma den dynamiska processen för spricktillväxt och spridning av PZT-material piezoelektrisk remsa under termisk stress.

Experimentet använder aluminiumoxid-mullit piezokeramiskt material rikt på A12O3 (≈77 viktprocent). Provet är en lång stavformad cylinder på Φ20 mm x 230 mm, och båda ändarna är slipade och polerade. Den mellersta delen av provet placerades i en elektrisk uppvärmningsugn, och ena änden belades med vakuumfett för att ansluta till den akustiska emissionsgivaren och fixerades med en klämma. Uppvärmnings- och kylningshastigheten för den elektriska ugnen styrs till 5 ° C / min. AE-400B fyrkanaligt akustiskt emissionsinstrument användes för att detektera sprickutbredningssignalen för provet under termisk stress. Förförstärkarens förstärkning var 40dB, huvudförstärkarens dynamiska omfång var 60dB och bandbredden var 40 ~ 4. 0 0 Hz, testprocessen visas i figur 2.

Släckningstestet utförs enligt följande: Placera Φ20 mm x 130 mm provet i ugnen, höj temperaturen till en förutbestämd temperatur och håll den vid o.hs, och lägg den sedan i en 20 ℃ oljebadsbehållare utrustad med en akustisk emissionsgivare. Akustisk emissionssignal för spricktillväxt under provkylningen. Höjdskillnaden när piezoskiva piezoelektriska givare släpps i oljebadet var 30 cm. Hållfasthetstestet använder trepunktsböjningsmetoden med en spännvidd på 120 mm och en belastningshastighet på 05,mm/min.