Акустическая эмиссия при образовании и росте трещин
Акустическая эмиссия при образовании и росте трещин является основ-ной при изучении системы молибден-силицидное покрытие [41].
Образование и развитие трещин в конструкционных материалах опре-деляется различными факторами (свойствами материала, вид напряженно-деформированного состояния, скорость нагружения, температура, среда и т.п.). В лабораторных условиях обычно исследуют или круглые образцы с острыми надрезами или предварительно выращенной усталостной трещиной. Образцы подвергают растяжению или статистическому изгибу. В экспери-ментах измеряют нагрузку, длину трещины и ее раскрытие как функции вре-мени или деформации. Получаемую информацию используют не только для описания закона развития трещины, но и для оценки соответствующих меха-нических констант материала. Установление связи между параметрами АЭ и развитием трещин позволяет решить проблему обнаружения, оценки разме-ров и кинетики трещин в реальных элементах конструкция при их испытаниях или в процессе эксплуатации, когда большинство других металлов нераз-рушающего контроля непригодно.
Экспериментальное изучение АЭ при росте трещин выполняется со-гласно обычным методикам механических испытаний образцов с надрезом или усталостной трещиной с параллельной регистрацией нескольких пара-метров АЭ в процессе нагружения. Наиболее распространены регистрация суммарной АЭ и амплитуды актов АЭ. Если на докритической стадии разви-тия трещины ее длина остается постоянной, а материал обладает достаточной пластичностью, то основной механизм развития трещин – увеличение зоны пластической деформации в области ее вершины.
Эксперименты показывают, что первый скачок трещины, связанный с заметной релаксацией нагрузки, надежно обнаруживается по появлению сигнала с большой амплитудой (превышающей малые амплитуды на порядок и более). Таким образом, критерий обнаружения продвижения трещины – сигналы АЭ с большими амплитудами. Их значение устанавливается экспе-риментально для каждого конкретного материала. Продвижение трещины от-ражается на виде амплитудного распределения сигналов АЭ.
Следовательно, устанавливая определенные уровни дискриминации, можно выделять сигналы, связанные с продвижением трещины.
Таким образом, измерение параметров АЭ позволяет не только обнару-жить начало развития трещины и ее небольшие продвижения, но и оценить суммарное ее увеличение.
Пластическая деформация, деформационное упрочнение и эффекты циклического деформирования являются факторами, контролирующими ки-нетику распространения трещин.
С позицией энергетического подхода макроскопическая скорость рас-пространения трещин определяется соотношением работы, совершаемой внешними силами, и суммой накопленной энергии упругой деформации.
Для «разгона» трещины и поддержания ее нестабильного скачкообраз-ного распространения необходим энергетический поток в зону разрушения. Если это не обеспечивается условиями нагружения, и если материал сохранил способность к пластической деформации и деформационному упрочнению, трещина останавливается. В таком случае при дальнейшем возрастании внешних нагрузок совершаемая ими работа затрачивается на пластическую деформацию и деформационное упрочнение материала у фронта трещины. При этом снова могут возникнуть условия для продвижения трещины в не-которой зоне фронта. Снятие внешних нагрузок сопровождается упругой разгрузкой материала у фронта трещин, сменой знака напряжений сжатия.
Метод АЭ для изучения силицидных покрытий был применен на ка-федре материалов реакторостроения в 80-е годы. Тогда была показана прин-ципиальная возможность получения с его помощью информации о поведении системы подложка-покрытие в некоторых температурных условиях. Расширение исследований по созданию новых видов покрытий и модифици-рованию известных и обусловило необходимость дальнейших работ с при-менением АЭ [42].
