Исследование разрушения стекол, ситаллов и их наносоединений с использованием метода акустической эмиссии

Abstract

Для оптических систем, работающих при больших перепадах температуры окружающей среды, используются материалы с особыми свойствами, например с неизменными геометрическими характеристиками, такие, как стеклокерамика типа Zerodur с нулевым коэффициентом термического расширения. Необходимыми элементами систем являются прецизионные прочные соединения деталей. Процессы разрушения в нагружаемых материалах изучаются с помощью метода акустической эмиссии, позволяющего регистрировать момент зарождения трещины и исследовать ее развитие в хрупком материале в процессе нагружения. Показана перспективность оценки прочности оптических хрупких материалов и их наносоединений методом акустической эмиссии. Установлено, что количество импульсов акустической эмиссии зависит от прочности образца. При испытаниях наносоединений ситаллов возможны два характерных вида разрушения: с переходом трещины в материал образца и без выхода ее за пределы соединительного шва. Метод акустической эмиссии гарантирует надежность регистрации этих видов разрушения.

Для оптичних систем, які експлуатуються за великих перепадів температури навколишнього середовища, використовуються матеріали з особливими властивостями, наприклад із незмінними геометричними характеристиками, такі, як склокераміка типу Zerodur із нульовим коефіцієнтом термічного розширення. Необхідними елементами систем є прецизійні міцні з ’єднання деталей. Процеси руйнування в матеріалах при навантажуванні вивчаються за допомогою методу акустичної емісії, що дозволяє реєструвати момент зародження тріщини і дослідити її розвиток у крихкому матеріалі. Показано перспективність оцінки міцності оптичних крихких матеріалів та їх нано- з ’єднань методом акустичної емісії. Установлено, що кількість імпульсів акустичної емісії залежить від міцності зразка. При випробуваннях нано- з ’єднань ситалів можливі дві характерні моди руйнування: з переходом тріщини в матеріал зразка і без виходу її за межі з ’єднувального шва. Метод акустичної емісії забезпечує надійну ідентифікацію цих мод руйнування.

For production of the optical systems operating in service conditions with high drops of environment temperature, materials with special properties are used, e.g. materials with constant geometrical characteristics, such as Zerodur type glass ceramics with zero coefficient of thermal expansion. The integral parts of such systems are high-precision strong joints of the system components. Fracture processes in loaded materials are studied with the help of the acoustic emission (AE) method, which allows one to register the moment crack initiation and to study its propagation in a brittle material during the loading process. We show the advantages of strength estimation for optical brittle materials and their nanojoints using the AE method. It is proved that the count of AE impulses depends the specimen strength. In tests of glassceramic nanojoints, two different types of fracture can occur: with crack passage into the specimen material or without crack exit from the joint borders. The AE method ensures reliable tracking of both fracture types.