Акустоэмиссионный способ определения наличия разлагающихся включений в материалах

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля качества материалов акустоэмиссионным методом и может быть использовано для контроля наличия разлагающихся включений в материалах. Цель изобретения - повышение точности. Исследуемый материал нагревают с постоянной скоростью до температуры разложения предполагаемого включения и при этом фиксируют интенсивность акустической эмиссии, которая является параметром наличия разлагающегося включения. Если интенсивность акустической эмиссии при этом не изменяется, то в контролируемом материале разлагающиеся включения отсутствуют , в случае увеличения интенсивности акустической эмиссии в 10 и более раз можно с уверенностью говорить о наличии разлагающихся включений в контролируемом материале.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О

4 (21) 4948726/28 (22) 27.05,91 (46) 23,04.93. Бюл. N. 15 . (71) Физико-технический институт им

С.У.Умарова (72) С.Н.Сакиев (56) Авторское свидетельство СССР

N. 879454, кл. G 01 N 29/14, 1980.

Авторское свидетельство СССР

М 1716427, кл. G 01 N 29/14, 1990.. (54) АКУСТОЭМИССИОННЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАЛИЧИЯ РАЗЛАГАЮЩИХСЯ ВКЛЮЧЕНИЙ В МАТЕРИАЛАХ (57) Изобретение относится к области неразрушающего контроля качества материалов акустоэмиссионным методом и может с

Изобретение относится к нераэрушающему контролю, и может быть использовано для контроля наличия разлагающихся включений в твердых материалах.

Целью предложенного способа является повышение точности определения наличия разлагающихся включений в материалах.

Поставленная цель в способе достигается тем, что контролируемый материал нагревают с постоянной скоростью до температуры разложения чистого вещества (без . зародышей разложения), из которого состоят предполагаемые включения и одновременно регистрируют интенсивность акустической эмиссии, увеличение интен--сивности генерации акустических волн не менее чем в 10 раз в процессе нагрева и

„„. Ж,„, 1810817 А1 быть использовано для контроля наличия разлагающихся включений в материалах, Цель изобретения — повышение точности.

Исследуемый материал нагревают с постоянной скоростью до температуры разложения предполагаемого включения и при этом фиксируют интенсивность акустической эмиссии, которая является параметром наличия разлагающегося включения. Если интенсивность акустической эмиссии при этом не изменяется, то в контролируемом материале разлагающиеся включения отсутствуют, в случае:увеличения интенсивности акустической эмиссии в 10 и более раз можно с.уверенностью говорить о наличии разлагающихся включений в контролируемом материале. будет показателем наличия разлагающихся включений в,контролируемом образце.

Сущность заявляемого способа основана на том, что если в контролируемом материале имеются разлагающиеся включения, то при его нагреве в температурном диапазоне до t вкпб во включениях. внедренных в матрицу .(контролируемый материал), начнется процесс химического разложения, что приведет к возникновению механических напряжений, как в самом включении, так и на границе его с матрицей, в связи с чем, температура при которой возникнут эти механические напряжения, а следовательно и повышение интенсивности акустической эмиссии, может быть гораздо (на

НЕСКОЛЬКО ГРадУСОВ) РаНЬШЕ дОСтИжЕНИЯ Тэ 8кл, Повышение интенсивности генерируемых акустических сигналов является разульта1810817 том зарождения и роста различных микроскопических дефектов. таких как дислокаций и микротрещин, как в самих включениях, так и на их границах с контролируемым материалом, вызванных повышением механических напряжений там, Возникновение и рост механических напряжений при термохимическом разложении определяется, как правило, образованием продуктов деструкции, сопровождающееся разрывом химических связей. Особенно большие механически напряжения в материале возникают, когда продуктом разложения является газообразное вещество, которое. образует в нем микротрещины при выходе на поверхность самого включения так и образца в целом.

Способ осуществляется следующим образом.

Исследуемый образец нагревают с постоянной скоростью (0.1 — 0,3 град./мин) до

13.якд ° температуры чистого вещества (неподвергавшегося химическому разложению), из которого состоят предполагаемые включения и одновременно регистрируют интенсивность акустической эмиссии. Параметром, по которому судят о наличии включения массой не менее 5 мГр, является интенсивность акустической эмиссии, величина которой по мере достижения тэ вкпб. возрастает в 10 и более раз, Примеры.

Образец — прессованная (давление прессования 2,5 — 3МПа) таблетка беэводного сульфата меди CuSO< массой 1,05 Гр. и диаметром 10 мм.. содержащая одно включение в виде монокристалла пентагидрата меди CuS04 . 5HzO массой 6 МГр. нагревалась со скоростью 0,2 град/мин. от 35 до

65 С и при этом снималась зависимость интенсивности сигналов акустической эмиссии от температуры при достижении температуры 48 С интенсивность акустической эмиссии возросла в 10-15 раз, что подтверждает наличие.в исследуемом образце разлагающегося включения — монокристалла пентагидрата меди Со304 5Н20.

Образец — таблетка, приготовленная прессованием под давлением 2,5 — 3 МПа из порошка карбоната кальция СаСОз, общей массой 1,17 Гр. и диаметром 10 мм, содержала одно включение — монокристалл карбоната аммония (NH4)2COa массой 11 мГр, нагревалась с постоянной скоростью 0,2 град/мин, от 45 до 75 С с одновременной регистрацией интенсивности генерируемых акустических сигналов. При температуре

Формула изобретения

Акустоэмиссионный способ определения наличия разлагающихся включений в материалах. заключающийся в том, что контролируемый материал нагревают с постоянной скоростью и регистрируют скорость счета акустической эмиссии, по которой судят о наличии разлагающихся включений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, нагревание осуществляют до температуры разложения материала включений, а о наличии разлагающихся включений судят по увеличению скорости счета акустической эмиссии не менее чем в

10 раз.

58 С происходит резкое увеличение интенсивности акустической эмиссии в 15-20 раз по сравнению с уровнем шумов, что говорит о наличии в испытуемом материале карбоната кальция СаСОз разлагающегося включения карбоната аммония (й Н4)гСОз.

В качестве третьего исследуемого материала брался природный минерал сильвин

KCI масСой 4.82 гГр, в котором имелись включе"0 ния минерала карналлита КС! MgClg 6Н20 со средними размерами 0,5-1 мм.

Далее этот образец полированной поверхностью через акустическую смазку крепился к волноводу и подвергался нагреву с постоянной скоростью 0,2 град./мин. с регистрацией интенсивности акустической эмиссии. При температуре 115 — 120 С интенсивность эмиссии акустических волн увеличивается в 15 — 40 раз, что подтвержда20 ет наличие разлагающихся включений карналлита в природном минерале сильвине.

В случае термического испытания чистых материалов (матрицы) безводного сульфата меди CuSO4, карбоната кальция СаСОз и хлорида калия KCI в виде таблеток, приготовленных при тех же условиях прессования

2,5 — 3 МПа и практически с теми же массами в соответствующих диапазонах нагрева, изменения интенсивности акустической эмис30 сии не наблюдалось.

Использование данного акустоэмиссионного способа определения разлагающихся включений в материалах позволяет по увеличению интенсивности акустической эмиссии в 10 и более раз в предполагаемом температурном диапазоне разложения соответствующего разлагающегося включения обнаружить сравнительно малое единичное включение, начиная с 5 мГр, при

40 использовании небольшого количества контролируемого материала (1 Гр).