Введение к работе
Актуальность работы. Керамическке материалы приченлют в лвктронной, радио- и элекгротехнической прог.шленностя, а так-:в во многих других отраслях народного хозяйства. Такие матори-лы. как карбид кремния, феррит, .электройгар^ор, кераюка на осш>-е окис. алюминш или нитрида кремния используются в приборах
системах, которое в процессе эксплуатации подхшргаются интек-иваому воздействию механических нагрузок. Ііoпроc краткоЕремен--ой и длйтельной прочное?!! встает весьма остро и усугубляется ем, ч-го неоднородность и дефектность структуры керамических атериалов влечет за ообой существенное рассеяние механическ1х апактеоиотик и возможность неожиданного разрушения изллий меньшить разброс показатеіей прочности /допгоеєчности можно аменої выборочного разрушавшего контроля изделий их индивацу-льной'неразшшаюїдей разбраковкой Традиционные методы -ефакто-копии направленные на оценку исходно? дефектносм не"могут ' "шить,такую задачу так как при зксг^Етапин изделия возможно Мнение размеряй 4орш дефекта ответствен ого за Г
р^Гс^аеГГю^икно^ение этого лефекїа Тіобходимо"'исиоль Імі иТош позвете без ска^^ованиГобнар^тГІ^кт
енить стернь el7ZZ>cT ^aSnim
І возле^ствнГїїктопов пг TTT-L к отк^у S сгзї'чиГ кіГЇЇтопов пелЙообпаз.ю Йпол-L^b гпр^^т^г otZv
Z^ZlZTZJLZTZTZTTTlur*JZ» p:TTZ,t : ^ZH,,Zu ntZZT»\i;IT TT
чностью.
.Цель работы; выяснение особенностей АЭ керамических матера-ов при нагружениа и прохождекиа тока здя сонерпенстьсвашш нэ-эрусаюада акусто-эыасмонзнх способсв колячественной оцзька очности керамика л обоснсышия мзтодоь саемка изсурса эдектро-оводящей керамики с учетом поЕиекия ее элактрзческогс С О ПРО-
тиБления и снижены механической прочности .при эксплуатации.
Методы исследований. Для достижения поставленной пели использованы экспериментальные методы исследования процесса наког дения повреждения в частности разрушения : акустический, фактографическиЯ и др. а при анализе результатов использованы
методы математической статистики. кятягтпп_
Научная новизна. Доказано, что в условиях изгио^ катастрофическому разрушена» отрывом может предшествовать докритическоа развитие дефекта от нейтральной линии в область растяжения, если отношение максимальных касательных напряжений <с от попере' ной силы к каксимальн'м нормальным напряжениям б от изгибающего момента больше 0,08.
Если развитие дефекта в изделии начинается при .напряжении, не достаточном для интенсивного микрорастрескивания вне фронта астсофическое разрушение подготавливается только
отрывом, то при нагружении с постоянной скоростью до разрушения зависимость скорости счета N дЭ от времени или нагрузки, подобна хорошо известной зависимости скорости роста трещины Є от коэффициента интенсивности нвпрячетй К. Переходу к катастрофическому разрушению предшествует временная стабилизация N АЭ -плато. Если до разрушения отрквом имеет место раззитиэ дефекта от нейтральной линии, то зависимость скорости счета АЭ от нагру! ки имеет по крайней мере два плато.
Б этом случав нагрузка, с которой начинается возрастание скорости счета АЭ до первой стабилизации, тесно связана с нагру; кой, отБечаэдеЯ пределу длительной прочности. Под пределом длительной прочности подразумевается максимальное напряжзние, при котором saje в материале не накапливается повреждения и долговечность изделия бесконечна. Нагрузка, соответствуюмая началу последнего плато, тесно связана с разрушающей нагрузкой а может быть использована для о^здолэпил предела кратковременной прочности. Кестабильность отношения пределов кратковременной и длительней прочности (1,15* 4) обусловлена различным соотношением размероЕ дефектов у нейтральной линии а в зоне максимального растякения, нестабильностьхч отношения т/б, возможностью развития дефектоБ одновременно в двух рядом расположенных сечениях.
После достижения последней стабилизации скорости счета АЭ прочность разгруженных изделей ЕЭ алимосалакатной или алшоох-сидной керамгпa возрастает го времени по экспоненте. Через ІСО часоъ ?^ект упрочкекия реалаз7егся на 95 ^ и достигает в сред-
ем 40 %. Наибольшее упрочнение fs 2,3 раза) наблюдается у из-елий о низкой прочностью, чтосокращает разброс разрушающих
агрузок.
У керамики с интенсивным микрорастрзскиваииен соотвзтотпу[м A3 при последующем нагруяенни появляется до достижения мак-ймальноЦ нагрузка предыдущего нагрунения, если время выцеряки ри этой нагрузке било меньше времени, за которое скорость счета Э при постоянной нагрузке уменьшается в V раз. В противном. лучае АЭ илкрорастрескивания появляется лишь при превышiнii аксинальной нагрузки предыдущего нагруяения.
При прохождении тока пороговая плотность тока, при которой искретная АЭ переходит в непрерывную и начинает возрастать, есно связана с длиной наибольшего дерэкта я прочностью, а ско-ость счета АЭ(яря плотности тока намного выше пороговой для анімального дефекта)определяется количеством дефектов. Относк-ельное увеличение сопротивленил ,карбидскремниевого нагревателя ?я старении пропорцяонально скорости счета A3.
На защиту выносятся. Выбор подходов к решению задач. Спо-обы контроля длительной и кратковременной прочности керамика аэличной однородности с помощью АЭ при кратковременном нагрузе-ин. Способ определения предела длительной прочности токопрово-ящей керамики с помощью АЭ при кратковременном пропускании то-а. Методика определения показателен кинетики старения карбидо-ремниевых нагревателей в процессе эксплуатации и уточнения тих показателей для конкретного нагревателя с помощью АЭ. Про-нозирование ресурса нагревателя из условпя допускаемого измене-ия его сопротивления илa из условия разрушения,
Практическая ценность. Разработаны 2 неразрушакжос способа ценки предела прочности керамических изделий, основанные на ре-ястрации параметров АЭ при увеличении и снижении нагрузка. Пер-ай способ эффективен для изделий из керамики высокой однороячо-ги. в которых разрушение обусяовлю только зарокдением стабиль-jx микротрешин, не склонных к развитию, и завершается скачко-Зразным увеличенке:і зародившейся раньше жкротрешны ила объедением таких трещин внобь появившейся мякробной до разме-а, превышающего критический. Второй способ эМекгивен для иэ прій, в которых развитие дефекта начинается .при 11пряжениях, не )статочннх для интенсивногс микрорастрескивания енє фронта тррвй-I. Точность этих способов раза в 2 втае точности оанее пэаест-
IX способов,, прадяазначенное д^
гс-.м;ш аналогичных задач.
_ 4-Второй способ позволяет.определять разрушающую нагрузку при изп бе спая керамики с ыетачлом; погрешность не превышает 15 % при доверительной вероятности С,95.
Предлокена методика определения предела длитеаьной прочности керамических изцелиф помощью АЭ при кратковременном нагру-жении-илм кратковременном пропускании тока.
Разработана методика оценки ресурса карбидокремниевого нагревателя с учетом его старения при эксплуатации.
Внедрение результатов работы-подтверждено актами использові ния изобретений /способов контроля прочности/ с экономическим эффектом 230000 р/год в масштабе цен I29I г.
Апробация работы. Материалы работы доложены и обсуждены на Всесоюзном семинаре по физике прочности /г.Каменец-Подольский, июль 1889/ и на Ш Всесоюзной конвенции "Прочность материалов при низких температурах" /г.Винница, сентябрь 1991/. Одно изобретение Е виде лабораторной работы "Неразрушающий контроль' точности" используется в СПб государственном техническом уни-вэрситете для обучения студентов.
. Публикации по теме диссертации: информационный проспект АН СССР, 3 статьи, тезисы сообщения на Всесоюзной конференцяи, 6 авторских свидетельств - всего II публикаций.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения,. двух глав и заключения, содержит 105 страниц, включающих 30 рисунков, 9 таблиц и список литературы из 83 наименований.