Физическая сущность, источники и особенности метода АЭ
Все источники возбуждения АЭ по характеру можно разделить на два типа: внешние и внутренние. Наиболее известные внешние источники – это соударения, различные процессы трения, электромагнитные, тепловые или другие поля и т.д. [37].
Различные физические воздействия (например, механические, тепловые и др.) могут привести к локальным изменениям структуры материала, что и является источником акустической эмиссии [38, 39].
Так, при двойниковании происходит скачкообразный поворот узлов решетки одной части кристалла в положение, симметричное другой его части. Это приводит к появлению упругих волн деформаций. Причиной появления упругих волн являются также скачкообразные перемещения дислокаций по линиям скольжения. Опыт и расчеты показывают, что для зарождения и развития микротрещины достаточно слияния 300 дислокаций.
При механическом или тепловом воздействии на материал, находя-щийся в твердом состоянии, в нем могут происходить фазовые превращения. Превращения мартенситного типа представляют собой сдвиговые коллек-тивные перемещения атомов и, как правило, сопровождаются изменением формы. При этом процессе наблюдается импульсное воздействие превра-щенной структуры на окружающую среду, что вызывает появление в матери-але механических волн. Пластическое деформирование материалов происхо-дит также скачкообразно, что наблюдается обычно на диаграммах, записы-ваемых аппаратурой при разрушении образцов. Изучение этого явления по-казывает, что для некоторых материалов лавина скачков приводит к кратко-временному приросту абсолютной деформации за короткий промежуток времени. Механизм этого явления с дислокационных воззрений объясняется следующим образом. При движении дислокаций во время пластического де-формирования материала происходит местная задержка их у различных пре-пятствий. Самопроизвольное либо инициированное преодоление дислокаци-ями таких препятствий приводит к быстрым местным сдвигам, сумма которых дает обычно наблюдаемый деформационный скачок. Таким образом, происходит динамическое перераспределение деформаций и напряжений, что порождает в материале механические волны.
Перечисленные механизмы не исчерпывают, очевидно, всех причин возникновения волн напряжений в твердых телах при деформировании. Од-нако все они обладают общими признаками, позволяющими следующим об-разом сформулировать понятие акустической эмиссии (АЭ): акустическая эмиссия — это процесс излучения распространяющихся в материале волн возмущений, вызванных динамической локальной перестройкой структуры материалов под действием внутренних напряжений, приводящих к изменению кристаллической решетки или движению микро- и макродефектов. При достижении поверхности тела эти волны вызывают смещения точек поверх-ности, что может быть зарегистрировано соответствующей аппаратурой.
Максимальные амплитуды и спектр частот указанных смещений долж-ны зависеть от импульсов, вызвавших эмиссию. Так, амплитуды смещений, порождаемых движением микротрещины, должны значительно превосходить таковые для случая движения отдельных дислокаций. Поэтому, несмотря на сложный вид каждой отдельной реализации рассматриваемой случайной функции во времени, при достаточно широком диапазоне деформаций материала на фоне относительно слабого изменения функции, должны иметься отдельные импульсы большой амплитуды.
