Популярное

Мифы о звукоизоляции



Как построить дом из пеноблоков



Как построить лестницы на садовом участке



Подбираем краску для ремонта



Каркасные дома из дерева


Главная » Механизм формирования ориентированных

МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ ОРИЕНТИРОВАННЫХ ПРОТЯЖЕННЫХ ДЕФЕКТОВ В КЕРАМИКЕ

Макарьев Д.И. (makar@ip.rsu.ru), Клевцов А.Н., Сервули В. А. НИИ физики при РГУ, Ростов-на-Дону

Применение пьезоматериалов в импульсных устройствах диктует высокие требования к добротности и анизотропии пьезоэффек-та таких материалов. Анизотропия пьезоэффекта оценивается отношением коэффициентов электромеханической связи радиальных и толщинных мод колебаний. К материалам с высокой анизотропией пьезоэффекта относятся материалы, у которых это отношение превышает 3. Более высокая анизотропия требуется для устройств необходимо убрать реверберационные низкочастотные шумы радиальных мод колебаний.

Материал ПКР-70 является материалом с низкой добротно-

сохраняет конечную анизотропию (более 3). При приобретении ма-

териалом бесконечной анизотропии, меняются также его механические свойства: уменьшается скорость звука, механичекая прочность


стью и очень высокой анизотропией

пьезосвойств (Kt/Kp=°o). Эти свойства он приобретает в результа-

те поляризации в масляной ванне при температуре 140 0 С в полях, превышающих 6 кВ/мм. При поля-

ризации в меньших полях, материал



[1], появляется повышенная гигроскопичность материала. Эти изменения оказываются необратимыми. Подобные изменения свойств происходят в результате растрескивания материалов. Однако из этого не следует повышение анизотропии пьезосвойств материала.

Нами предложена модель, которая объясняет повышение анизотропии материала в результате растрескивания. Мы исходили из следующих предположений: трещины зарождаются на дефектах, максимальная концентрация дефектов наблюдается вблизи поверхности материала, все трещины распространяются по границам зерен в любом направлении с равной вероятностью и равной скоростью распространения v , концентрация дефектов на границах зерен, могущих привести к остановке распространения трещины, пренебрежимо мала, все трещины начинают распространяться от поверхности керамики в момент включения поляризующего поля превышающего 6 кВ/мм (to).

Рассмотрим керамику в некоторый момент времени t после начала трещинообразования. s - длина трещины в момент t, s = v(t-to). Тогда трещина целиком будет лежать внутри полуокружности с радиусом s (рис. 1 ). Предположим, что конец трещины может находиться с равной вероятностью в любой точке данной полуокружности. Тогда вероятность P того, что трещина углубится в керамику на глубину не превышающую L, равна отношению площадей фигуры ABCD на рис. 1 и полуокружности с радиусом s. При этом положим L достаточно большим, чтобы вероятность многократного пересечения трещиной линии L была пренебрежимо мала, тогда

P = (п - (2arccos(L/s) - sm(2arccos(L/s))) / п.



Соответственно, вероятность того, что трещина углубится на глубину большую чем L равна 1-P. Обозначим среднее расстояние между трещинами на поверхности керамики через m. Тогда среднее расстояние между трещинами на глубине L от поверхности в момент времени t равно m/(1-P). Трещина, углубившаяся на L может прекратить распространение, если на ее пути встретится другая трещина. Вероятность этого события равна:

J m /(1 - P(l))dl

P* = 1 - 4 o

ns2 P( L)

m/(1-P(L)) < s( sin (arccos(L/s)))

В общем случае, 1-Р* есть отношение площадей фигур ABCD и EFBCGH на рис. 1. Отсюда видно, что вероятность выживания трещины тем выше, чем больше отношение L/s .Это отношение максимально у трещин распространяющихся в направлении перпендикулярном поверхности. Следовательно, наибольшие шансы к выживанию имеют трещины, распространяющиеся в этом направлении, что и формирует анизотропную структуру трещин в керамики. Наблюдается своеобразная гонка трещин, в которой выживают те, которые углубляются в материал с наибольшей скоростью.




На рис. 2 представлена фотография материала ПКР-70 после поляризации, на которой видны хаотичное растрескивание вблизи поверхности и отдельные трещины, углубляющиеся в материал перпендикулярно поверхности.

Литература:

1. Гринева Л.Д., Зацаринный В.Н., Алешин В.А. и др./ Проблемы прочности Киев,1993,№ 4,с.34-38.



© 2017 РубинГудс.
Копирование запрещено.