Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 93
Текст из файла (страница 93)
См. Пирвзлвктричзгтвв. ПИРОЭЛЕКТРИЧЕСТВΠ— возникновение электрич. зарядов ва поверхности кристаллич. диэлектриков при нх нагревании илн охлаждении. При этом одна конец пнроэлектрика при нагревании зарлжаетсл положительно, а при охлаждении — отрицауельно, другой — соответствеяно яаоборот. Степень электризации зависят от быстроты изменения темп-ры. Плотность заряда известных пнроэлектрнков, как правило, не превышает нескольких сотен абсолютяых единиц заряда на 1 см' (-10 ' Кл!мз). Появление зарядов на поверхности пнроэлектрика связано с изменением его самопронавольной (спонтанной, т.
е. существующей в отсутствии эчек- ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ трич. полн) поляриаации при нагревании кристалла. В обычных условиях на поверхности пироэлектрика не иаблюдаетсн поляризационных аарядов. Это связано с тем, что под деиствием внутреяяего поля Е в таком диэлектрике возникает слабый ток, и-рый течет до тех пор, пока свободные ааряды, образующиеся на поверхности, не скомпенсируют полностью поляриаационные ааряды и не приведут к исчезновению полн внутри кристалла.
Так же действуют и иовы, оседающие на поверхность диэлектрика из воздуха. При быстром изменении темп-ры кристалла на АТ его спонтанная поляриаация Рв намекается на АРв, а на йоверхыости появляется заряд с плотностью от = АРв„, = ртАТ (рт — пяроэлектрич. константа, индекс и обозначает направление одной из кристаллографич. осей). Со временем этот заряд компенсируется свободными зарядами (если темп-ра кристалла останется постоянной). Механизм пироэлектрич, аффекта аналогичен пьезоэффекту (см.
Пьеэаэлектричееаыа) и обусловлен деформацией кристаллич. решетки, иаменяющей степень спонтанной поляризации кристалла и возникающей у ньезозлектриков под действием внешней силы, а у нироэлектриков в результате теплового расширения. Поэтому пироэлектрнч. кристалл являотся одновременно и пьеаоэлектриком. Спонтанная поляризации у пироэлектриков, т. е. дополнительное смещение зарядов в одном направлении в отсутствии ннешнего электрнч. полн, объясняется тем, что дппольный момент ядерного и электронного аарядов отличен от нуля. Поэтому пироэлектриками могут быть лишь такие кристаллы, в к-рых существует выделенное направление, оста>ощееся неиаменным при всех преобразованиях симметрии. Этому условию удовлетворяют лигпь 10 кристаллографич. классов нз 32. Наиболее изученными пироэлектрнч.
кристаллами являются турмалня и сегнетова соль. Для турмалпна при темп-ре 20 'С величина р 1,3 СГСЭд!('С смг). Зависимость поляризации Рт от напряженности электрич. полн Е у пироэлектрич. кристаллов имеет вид: Рт = Р,т+ >.„,аЕ>, (т = 1, 2, 3), где Р— постоянный вектор, а совокупность величин к„,а составляет тенаор диэлектряч. восприимчивости. Наличие члена Р, в ур-ыии овначает, что диэлектрик поляризован в в отсутствии внешнего электрич.
поля; ато характерно для пнроэлектриков и сегнетоэлектриков, к-рые явлнются особой группой пироэлекгриков. Однако в отличие от сегнетоэлектриков (см. Сегкетээлектрииеетве) у класспч. пирозлектриков спонтанная поляризация сохраннется постоннной вплоть до темп-р плавления или химнч. распада кристалла, электрич. пробоя или мсханич, раарушения, а зависимость Р от электрич. поля и механич.
напряяеений в этих пределах строго лннейна. Лит. ем. Прв ет Льега лттуи еетва. ПЛАНКА ПОСТОЯННАЯ (к в а н т д е й с т в и я) — одна из основных постоннных фнзньи; обоаначается А и равна Гн62617Ь' 10 эв Дж ° с =— =6,626176 10 -"' эрг с. С П. п, свяаано наличие у частиц волновых свойств, т.
к. импульсу р всякой частицы соответствует длина волны Х = (>!р, а энершп> частицы И вЂ” частота волам и =- ье(А. Если импульс частицы р велик (напр., велика масса частицы), то Х вЂ” 0 и волновые свойства частник становятсн несущественными. ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ и р н в о з д е й с т в и и у л ьт р а а в у к а. Пластичность твердых тел — способность необратимо измеыять форму и размеры под действием приложенных моханяч. напряжений. П. д.
происходит при ыапрнженнях о выше пороговых о еи и определяется в основном движением диелакачкй. По иере увеличения механич. напряжений в материале возникают новые дислокации, и кх плотность в процессе пластич. деформирования воарастает. В результате взаимодействии дислокаций друг с другом растет их вааимное сопротивление движению, поэтому длн дальяейшей деформации необходимы зяач>гзельно большее напряжении, чем вначале, т. е. материал упрочняется.
П. д. характеризуетсн зависиыостью величины деформации е от прпложеняого статич. напряжения о. Если на материал, подвергаемый статич. деформированию, воздействовать УЗ, создающим переменные напряженны с амплитудой о „характер П. д.
ме- 250 ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ олго 'ми 2 6 Рис. 1. Влияние ультраееуиовых напряигеяий с амплитудой а на проиесс растяжения алюминиевого абра»цо: 1— бе» ультразвука(а = 01; 2, 2, 4 — а М О, при чгм а,м<Л,<Л л. 100 20 60 г,ь' нагруженнн, нриобретан черты усталостного. Мелвина»1 наблюдаемых явлений связан гл.
обр. с увеличоннем подвннгностн дислокаций под действием УЗ. Повышенпе температуры, которое возяикает из-аа движения дислокаций в среде, таиже влияет на рассматриваемые эффекты, но в меньшей степени. Воадействне на отожженный металл (т. е. металл с небольшим содержанн- 36 16 12 В 35 и е зз 2 З! и О 20 2 й 6 В 1О 12 14 16 ам «гсггммг Рис. 2. Влияние ультразвука: 1 — ий предо~ текучести а„ !где а„„ = Р,,) и 2 — ИО ПРЕДЕЛ ПРОЧйсотлг ав МЕДИ ВЫГОИОй жстоты з еависимости от амплитуды иехгиичесиого папряигеиип а см деФектов) мощных УЗ-вых колебаний с амнлнтудой аол)опж (где о",„— пороговая амплитуда УЗ, характернан для каждого материала, причем оп с ате„) вызывает упрочпенне материала (рис.
2). Этот аффект зависит от времени воздействии и постепенно достнгает максимума, т. е. наступает «насыщение». й(еханнзм ого связан со значительным возрастаниеи числа няется (рнс. !): уменьшаются аначенпя о, соответствующие данной деформации, снижаетсн предел текучести ат„„т. е. материал становитсн более пластичным (эффект Блага — Лангенеккера). Такое влияние УЗ наблюдается для различных видов деформации — растнженин, сдвига, изгиба, кручения. При эхом разрушение наступает раньше, чем обычно (беа УЗ), и характер его отличается от типичного разрушенил при статич. дяслокаций под действием УЗ-вых напряжений.
Об этом свидетельствует возрастание внутреннего трения в ма- 3. Схема у«- си для расин образце действием а»вука: 1— ец; 2 — ульуиовой ионатор; г— преобразователь; 1 — графин распределоио.тебоиий по длине обрастягиваюжоя сила. 4 — генератор; ния вмплитукы рааца; Р— ~я Рве. 4. Стема сведения ультразвуковых калебаиий » обРаесц. о нормально и поверхности, б — касательно; 1У вЂ” прилиимоющаи сала; стрелками показано напра»- лениг колебания. териале и повышение его твердости после ваадойствнл УЗ. При действии же УЗ на упрочненный материал происходит разупрочнение, обусловленное увеличением подвижности дислокаций.
При длительном воадействии УЗ на металл после унрочненин наступает разупрочнение, затем снова упрочнение и т, д. Прн воздействии УЗ на статически деформнруемые образцы их длину выбирают резояанснон для используемой частоты колебаний (рис.
3). В этом случае действие УЗ оказывается неоднородным по длине образца— оно максимально в пучностях напряжений (в узлах колебательных смещенпп). Прп пспольаованни мощного УЗ с целью упрочненнн материала к образцу прнжимаетсл УЗ-вой инструмент с постоянной силой Л', соадающей напряжение оо. В случае нормальной ориентации колеблющегося УЗ-ваго инструмента относительно поверхности обрааца (рпс. 4, а) при носа,„в течение каждого периода колебаний происходит сто отрыв от поверхности образца, обусловливаю- щий ударное, илшульсное (л воздействие.
(!ри касатель- ной ориентации (рнс. 4,6) 251 ПЛАСГИЧКСКАЯ ДНРОРМАЦИЯ Рис. 5. и — принципиальная схема установки длл вочочения труб с прииененяем у.>ьтрззвук໠— зилакв; г — олрввкв; 1 — труба; 4 — ультразвуковой концентратор; г — мвгнитострикциойный преобразователь; и -- скорость протяяжи трубы; б и и — схемы рядна>ьно к яропоньио колеблющихся систем для волочения проволоки: 1 — проволоки; г — бкхльера; стрелкаик показана направление колебаний; и— скорость волочения. отрыва инструмента не происходит.
Оба способа введении колебаний в образец использук>тся как для воздейстппя яа процессы пластич. деформирования, так и для снижения тренин при относительном перемещении двух тел, одно из к-рых совершает колебательяые движения (см. Трение). Описанные эффекты составляют основу равнообразных технологич. процессов обработки металлов с применеянем УЗ. Соотношения величин ое и от могут быть различными. Эффект воздействия УЗ на пластичность материала будет пронвлятьсн всякий раз, когда совместное действие напряжений п„и о приводит матеркал в состояние предельной пластичности.
С помощью УЗ выполняются различные виды обработпк металлов давлением: золочение труб, прутков, проволоки, прессованио, прокатка, выдавливание и т. п. В промышленных установках для волочения с использованием УЗ примоняют как радиальные, так и осевые колебания фпльерм (рпс. 5). При этом в дефорлшруемом материале обычно новинка>от УЗ-вые напряжения, ориентированные и нормально, и касательно к его поверхности. При волочении, как и при прокатке, наряду с аффектом П . д. под действяеп УЗ заметную роль играет эффект снижения трения. С помощью стержневых УЗ-вых инструментов, совдающих нормальные к поверхяости матеркала колебания, осуществлнются плющснпе, прессованне. П.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
