Дослідження акустичної емісії поширення тріщин у п’єзокерамічних матеріалах під дією термічної напруги (2)

Акустико-емісійні характеристики поширення тріщини при повільній зміні датчика температури.

Коли його нагрівають до різних максимальних температур T max, а потім повільно охолоджують, характеристики акустичної емісії процесу поширення мікротріщин показані на малюнку 4. Коли Tmax <50 0 ℃, виявлений сигнал акустичної емісії має пік у температурному діапазоні 180 ~ 2700 ℃, це вказує на те, що ріст і розширення мікротріщин в основному концентрується близько 200 ℃, і, таким чином, у цьому температурному діапазоні викликає багаті сигнали акустичної емісії. Коли Tmax = 80 ℃, сигнал акустичної емісії, очевидно, перемістився в область високої температури, а пікове значення швидкості підрахунку акустичної емісії з’явилося в діапазоні температур 500 ~ 600 ℃, що вказує на те, що ріст і розширення мікротріщини були в основному зосереджені при 500-600. ℃. З рисунка 4 також видно, що чим більше Tmax, тим сильніший сигнал акустичного випромінювання.

Коли зразок низькочастотна п'єзоелектрична стрічка повільно охолоджується, мікротріщини в основному викликані термічним напруженням, спричиненим різницею в коефіцієнтах теплового розширення різних фаз порцелянової заготовки. Для кількісного аналізу кристалічного складу п’єзокераміки та вмісту склофази зразка використовували рентгенівську дифракцію та ВЧ метод. Результати показали, що п’єзокерамічний кристал містив приблизно 3,5% кристалічної фази кварцу (див. таблицю на наступній сторінці). Кристалічна фаза кристалічної фази кварцу перетворюється при 5 70 ℃ і 1800-1270 ℃ відповідно. Таким чином, коефіцієнт теплового розширення кристалічної фази кварцу буде сильно змінюватися навколо цих двох температур, що спричинить теплову напругу. Пік сигналу акустичної емісії, показаний на малюнку 4, відповідає цим двом температурним діапазонам перетворення кристалів кварцу, що вказує на те, що в діапазоні температур перетворення п’єзокристалів кварцу буде розвиватися теплове напруження навколо частинок кварцу, що спричинить велику кількість тріщин, які стимулюють насичений сигнал акустичної емісії. Крива акустичної емісії повною мірою відображає динамічний процес утворення мікротріщин у зразку під дією термічного навантаження. Коли температура підвищується до різних Tmax, мікротріщини, що утворилися під час процесу охолодження порцелянової заготовки, загоюються різним ступенем. Чим вище Tmax, тим більше ступінь загоєння мікротріщин. При охолодженні знову утворюються мікротріщини. Чим більше енергії вивільняється, тим більше сигнал акустичної емісії зразка під час охолодження зростає зі збільшенням Tmax.

4 Висновок
Акустико-емісійні характеристики керамічних матеріалів п'єзодисковий перетворювач під дією термічної напруги відображають процес поширення тріщин і поширення всередині матеріалу:

(1) Утворення та зростання тріщин емблеми в корунд-мулітових керамічних матеріалах під дією термічної напруги в основному відбувається під час процесу охолодження, а пікове значення швидкості підрахунку акустичної емісії під час процесу охолодження приблизно в 400 разів перевищує значення під час процесу нагрівання.

(2) Коли розмір зерна зменшується, поширення та поширення тріщин емблеми в керамічних матеріалах, які зазнають термічної напруги, поступово пригнічується до меншого діапазону.

(3) В умовах загартування характеристики акустичної емісії стаціонарного розширення та поширення нестабільності тріщини емблеми, викликаної термічним навантаженням, узгоджуються з тенденцією зміни міцності зразка під термічним ударом.