Исследование структуры, фазового состава и механических свойств керамики на основе ZrO2
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
адач разрабатываются специальные процедуры нагружения и тестирования.
Акустическая эмиссия отличается от большинства методов неразрушающего контроля (МНК) в двух ключевых аспектах. Во-первых, источником сигнала служит сам материал, а не внешний источник, т.е. является пассивным. Во-вторых, в отличие от других методов, метод АЭ обнаруживает движение дефекта, а не статические неоднородности, связанные с наличием дефектов, т.е. АЭ обнаруживает развивающиеся, а потому наиболее опасные дефекты.
При экспериментальном изучении АЭ основной характеристикой ее интенсивности принято считать скорость эмиссии - число звуковых импульсов, выходящих на поверхность образца за единицу времени [13], обычно измеряют зависимость этой величины от деформации вдоль кривой
напряжение - деформация: , - полная деформация образца. Такая зависимость позволяет сделать определенные выводы о связи интенсивности АЭ с особенностями поведения дислокационной структуры кристалла, характерными для данного участка деформационной кривой. Типичный вид функции - немонотонная кривая с резко выраженным максимумом в области предела текучести. Существование значительной корреляции между этими зависимостями (рисунок 2) указывает, на наличие связи между АЭ и движением дислокаций. Агарвал, Фредерик и Фелбек [13], экспериментируя с поликристаллами алюминия, предложили использовать метод АЭ для изучения пластической микродеформации. Они считают, что пьезодатчики регистрируют внезапные приращения деформации, возникающие при отрыве дислокаций от центров закрепления или при активации источников. Заметим, что при расшифровке показаний пьезодатчиков следует проявлять определенную осторожность: для того чтобы была уверенность в однозначности интерпретации сигналов, необходимо принимать специальные меры, позволяющие отличать акустическую информацию от тензометрической.
В изучении АЭ в настоящее время наметились два направления [13]. Первое из них - традиционное, делающее основной упор на экспериментальном исследовании эмиссии в процессе механических испытаний кристаллов и на феноменологической трактовке результатов. Второе направление, возникшее сравнительно недавно, представлено пока что немногочисленными теоретическими и экспериментальными исследованиями элементарных дислокационных механизмов эмиссии.
Рис. 2.Акустическая эмиссия и деформация как функции напряжения при растяжении алюминия 7075-76 [15] (пунктирная кривая соответствует теоретическому выражению Гилмана [16] для плотности подвижных дислокаций как функции деформации.
Глава 2. Постановка задачи. материалы и методика эксперимента
2.1 Постановка задачи
Как показано в литературном обзоре, циркониевая керамика обладает высокой огнеупорностью и коррозионной стойкостью, повышенной прочностью и вязкостью разрушения, низким коэффициентом термического расширения. Но повышенная хрупкость керамики ограничивает ее применение в конструкционных изделиях. Поэтому в области испытаний керамических материалов необходимо применение метода, позволяющего наблюдать за поведением материала при нагружении и изучать процессы деформации и разрушения. В связи с этим в настоящее время очень актуальным является метод акустической эмиссии.
Следовательно, целью работы явилось исследование структуры, фазового состава и механических свойств керамических материалов на основе ультрадисперсных порошков ZrO2-AL2O3 до и после деформации.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
изучить литературный материал
- методом шликерного литья изготовить образцы в виде пластин
провести отжиг технологической связки по стандартной схеме и последующее спекание образцов на воздухе
- определить свойства и структуру исходной керамики
исследовать деформационное поведение керамики методом акустической эмиссии.
.2 Материал и методика эксперимента
Для исследования были взяты керамические образцы состава 20вес%Al2O3 -80вес.% (ZrO2-3мол.% Y2O3), ZrO2 - 3% вес. MgO. Образцы в виде пластин размером 751125 изготавливали методом шликерного литья. Исходный порошок предварительно подвергали отжигу на воздухе при температуре 10000С 1 час, затем отожженный порошок механически обрабатывали в шаровой мельнице с фарфоровыми мелющими телами в течение 25 часов. Из обработанного порошка был приготовлен термопластичный шликер, количество связующего составляло 16%. В качестве поверхностно-активного вещества использовалась олеиновая кислота (С17Н33СООН) в количестве 1%. При давлении литья 0.2 МПа и температуре шликера 750С были отлиты пластины. Затем по стандартной методике проводили отжиг связующего и последующее спекание на воздухе при температуре 16000 С 1 час.
Спеченные образцы шлифовались на алмазном круге, а затем полировались алмазными пастами разной зернистости. Исследование фазового состава исходных образцов и образцов после деформации проводили на рентгеновском дифрактометре ДРОН-УМ1, с фильтрованным излучением CuKa излучением. Структуру материалов исследовали на оптическом микроскопе NEOPHOT-21.
Для изучения прочностных свойств образцы испытывались на осевое сжатие на пресс - машине INSTRON - 1185 со скоростью нагружения 10т, в процессе чего делались снимки поверхности с интервалом 10 с. В экспериментах использовался метод акустической эмиссии. Метод АЭ имеет ряд достоинств [4]: источником сигнала служит сам материал, а не внешний источник, т.е