Способ контроля внутренних механических напряжений в кристаллах смешанных сегнетоэластиков

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, может быть использовано для оценки внутренних механических напря :ений методом эффекта Баркгаузена и предназначено для использования преимущественно в приборостроении. Целью изобретения является расширение функцио- i нальных возможностей способа путем получения возможности определять внутренние механические напряжения в кристаллах сметанных сегнетоэластиков. К кристаллу прикладывают механические напряжения, деполяризуют переменным электрическим полем, затем поляризуют постоянным электрическим полем Е, регистрируют временные зависимости числа импульсов Баркгаузена, возникших под воздействием электрического поля и внешних механических напряжений, по которым определяют отношение диэлектрической вязкости к сегнетоупругой вязкости |3/у кристалла и рассчитывают возникшие в кристалле сегнетоэлектрикасегнетоэластика внутренние механичеS (Л ские напряжения i 8и из выражения 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1

„„SU„„129 25 (51)4 О 01 N 27/83

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3978449/25-28 (22) 12.11.85 (46) 23.03.87. Бюл.ff 11 (71) Калининский государственный университет (72) В.М,Рудяк, Г.М.Некрасова и Н.Н.Большакова (53) 620.178.14(088.8) (56) Известия АН СССР. Сер. Физическая, 1983, 47, 4, с.798.

Авторское свидетельство СССР

М - 1024818, кл. С 01 М 27/83, 1983. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ВНУТРЕННИХ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В КРИСТАЛЛАХ

СМЕШАННЫХ СЕГНЕТОЭЛАСТИКОВ (») Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, может быть использовано для оценки внутренних механических напряжений методом эффекта Баркгаузена и предназначено для использования преимущественно в приборостроении. Целью иэобретения является расширение функцио,нальных возможностей способа путем получения возможности определять внутренние механические напряжения

"в кристаллах смешанных сегнетоэластиков, К кристаллу прикладывают механические напряжения, деполяризуют переменным электрическим полем, затем поляризуют постоянным электри— ческим полем Е, регистрируют временные зависимости числа импульсов

Баркгаузена, возникших под воздействием электрического поля и внешних механических напряжений, по которым определяют отношение диэлектрической вязкости к сегнетоупругой вязкости

P/g кристалла и рассчитывают возникшие в кристалле сегнетоэлектрикасегнетоэластика внутренние механические напряжения 6 из выражения

8и

G „= F.—. 2 ил, 1298625

N -N, ) Р! о

N,-N

N,— N

) / Гп-- --

N -N

О 2

Р= F. (t -t. = о (t

Я 1 (2) где N а

При

50

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения мехянических свойств сегнетоэластиков методоМ эффекта Баркгаузена.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет использования взаимосвязи сегнетоупругой и диэлектрической вязкостей кристалла с его структурными параметрами.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства, реализующего способ контроля; на фиг,2 — временные зависимости числа скачков Баркгаузена при поляризации электрическим полем напряженностью Е (кривая 1) и при приложенной механической нагрузки (кривая l() величины б.

Устройство содержит кристалл 1, помещенный в держателе 2и закрепленный на опоре 3 с помощью элемента 4, создающего одноосные механические напряжения, источник 5 тока, соединенный с помощью металлических электродов 6, нанесенных на плоскости (001) кристалла 1 вакуумным напылением. Блок 7 измерения и сопротивление 8, вк.пюченное последовательно в цепь электродов 6 кристалла. Блок

7 измерения включен параллельно сопротивлению 8, Внешние механические напряжения прикладываются к плоскостям 9 (100) или (010) кристалла 1, Способ осуществляют следующим образом, Кристалл 1 молибдата гадолиния помещают в держатель 2. К плоскостям 9 кристалла 1 с помощью устройства 4 прикладывают одноосные механические напряжения, которые вызывают перестройку доменной структуры кристалла и появление импульсов Баркгаузена. Последние снимаются электродами б и приводят к изменению тока через сопротивление 8, включенное последовательно с кристаллом 1, С сопротивления 8 импульсы напряжения подаются на блок 7 измерения. Затем от источника 5 тока на электроды

6 подают переменное электрическое поле, которое приводит кристалл 1 в деполяризованное состояние. Далее от источника 5 тока на электроды 6 кристалла подают постоянное электрическое поле, которое вызывает перестройку доменной структуры кристалла, сопровождающуюся импульсами Баркгаузена,эти импульсы регистрируют блоком 7 измерения, По кривым временной зависимости числа импульсов Баркгаузена (фиг ° 2) определяют значения диэлектрической вязкости Р и сегнетоупругой вязкости используя выражения общее число импульсов Баркгаузена; — число импульсов, соответствующее времени с

1 число импульсов, соответствующее времени t

2 этом выполняется рявенство

Р/У= Е)б„

11оскольку величины и 11 являются структурными характеристиками переключательных свойств кристалла в электрическом поле и под воздействием механических напряжений„ то внутренние напряжения Яв„ опр.деляют из выражения (У = Е-. у Н (3)

Il p и м е р. К кристаллу 1 молибдата гадолиния размерами 5«5.1 мм з в направлении (100) к плоскости 9 прикладывают внешние мехянические напряжения б = 1,2 кН см, С помощью зависимости И (фиг,2) по формуле (2) находят значение коэффициента сегнетоупругой вязкости молибдята гадолиния ф =- 23 кН. с см .К кристаллу I молибдата гадолиния в направлении (001) прикладывают переменное электрическое поле Š— 1 кВ см ", которое приводит его в деполяризованное состояние. Затем к кристаллу 1 прикладывают в направлении (001) постоянное электрическое поле Е = 3,5 кВ см, С помощью эа -1

1 (фиг.г) о формуле (1) находят значение коэффициента диэлектрической вязкости молибдата гядолиния P = 80 кВ с см, Далее находят отношение P/ = 3,5 В.см: Н, Согласно выражения (3) находят возникшие в кристалле внутренние механические напряжения 6ц,! = 1 кН,-см, Контроль внутренних механических напряжений позволяет предотвратить разрушение кристаллов смешанных сег1298625 нетоэластиков, что снижает процент брака в технологическом процессе их изготовления.

Формула и з обре т е н и я

Способ контроля внутренних механических напряжений в кристаллах смешанных сегнетоэластиков, заключающийся в том, что кристалл деполяриэуют переменным электрическим полем, поляризуют постоянным электрическим полем напряженности Е в кристаллографическом направлении (001) и регистрируют временную зависимость числа импульсов Баркгаузена, по которой определяют коэффициент диэлектрической вязкости ф кристалла, о тличающийся тем,что,с целью расширения функциональных возможностей, предварительно к кристаллу прикладывают внешние механические напряжения в кристаллографическом направлении (100) или (010), регистрируют временные зависимости числа импульсов Баркгаузена при разных приложенных напряжениях, по которым определяют коэффициент сегнетоупругой вязкости у, а величину внутренних напряжений б „ в кристалле определяют из выражения

8 = Е вЂ, М ьн я

1298625

20 40 И 80 й, С

Риг. 2

Составитель В.филинов

Редактор М,Блаиар Техред N,Õoäàíè÷ Корректор А,Тяско

Заказ 881/45

Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д,4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгорол, уll . ill: (3 I I(, « „- ;