Акустоэмиссионный способ определения наличия разлагающихся включений в материалах Советский патент 1993 года по МПК G01N29/14 

ел

С

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.

Изобретение относится к неразрушающему 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 интенсивности генерации акустических волн не гёенее чем в 10 раз в процессе нагрева и

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 т.э вкл 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 ta вкл. Повышение интенсивности генерируемых акустических сигналов является разульта00

о

00

том ззрождения 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 1э.вкл. 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 т.э вкл. возрастает в 10 и более раз.

Примеры.

Образец - прессованная (давление прессования 2,5-3 МП а) таблетка безводного сульфата меди CuSO-q массой 1.05 Гр. и диаметром 10 мм., содержащая одно включение в виде монокристалла пентагидрата меди CuS04 5Н20 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 CuSO/j 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 ( 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

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

В качестве третьего исследуемого материала брался природный минерал сильвин KCI массой 4,82 гГр, в котором имелись включения минерала карналлита KCI MgCk ; 6H20 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 подтверждает наличие разлагающихся включений карналлита в природном минерале сильвине.

В случае термического испытания чистых материалов (матрицы) безводного сульфата меди CuS04, 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 эмиссии не наблюдалось.

Использование данного акустоэмисси- онного способа определения разлагающихся включений в материалах позволяет по увеличению интенсивности акустической

эмиссии в 1.0 и более раз в предполагаемом температурном диапазоне разложения соответствующего разлагающегося включения обнаружить сравнительно малое единичное включение, начиная с 5 мГр, при

использовании небольшого количества контролируемого материала (1 Гр).

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.