A TERMELÉSI FOLYAMAT MINÕSÉGKÉRDÉSEI, VIZSGÁLATOK
Tárgyszavak: roncsolásmentes vizsgálat; kompozit; kötésminőség; kerámia; infravörös termográfia; hődiffúzió; ultrahang; akusztikai rezonancia; porozitás; rétegszétválás. A kerámia alapanyagú új kompozitok magas hőmérsékleten igénybevett, különböző ipari és katonai berendezésekben használhatók fel, többek között a korszerű gázturbinás hajtóművekben. Széles körű felhasználásukat viszonylag nagy szilárdságuk és szívósságuk, a magas hőmérsékleten kémiai hatásokkal szembeni ellenállásuk és viszonylag kis fajlagos tömegük indokolja. Általában oxid és nem oxid alapanyagú változataik különböztethetők meg. Az oxidkerámiai kompozitok oxid szálbetétből és ugyancsak oxid alapanyagból, pl. alumínium-oxidból (korundból) állnak. A nem oxid kompozitok változatai lehetnek karbonszál-betétesek karbon alapanyaggal, karbonszál-betétesek szilícium-karbid alapanyaggal, vagy szilíciumkarbid szálbetétesek szilícium-karbid alapanyaggal. Mechanikai és termikus tulajdonságaikat gyártástechnológiájuk határozza meg. Az ilyen kompozitok szálbetét-struktúrája sokféle lehet: planáris (egydimenziós), kétdimenziós, akár háromdimenziós. A szálbetét-struktúrát az alapanyaggal lehet tömöríteni. Ez polimer-impregnálással és pirolízissel, kémiai gőzitatással, olvadékos itatással és szol-gél technológiával érhető el. A bonyolult mikrostruktúra és a több műveletelemes gyártás következtében a kerámia kompozitokban különböző méretű és alakú folytonossági hiányok alakulhatnak ki. Legtöbb nagy méretű egyedi folytonossági hiány rétegszétválás vagy üreg formájában jelentkezik. Előfordulhatnak azonban nagy számban mikroszkopikus méretű hibák, például határfelületi repedések, vagy az alapanyagban képződött hajszálrepedések és pórusok. Ezek a kisméretű folytonossági hiányok a környezeti hatások, dinamikus mechanikai igénybevételek és hőingadozások érvényesülésekor az alkatrész meghibásodását okozhatják.
A gázmotorokban felhasznált kerámia kompozit alkatrészek magas hőmérsékletnek kitett felületeit rendszerint oxidáció ellen védőbevonattal látják el. A védőbevonat erózója vagy az alapanyagtól való réteges szétválása komoly problémát okozhat. A kerámia kompozit anyagú alkatrész meghibásodása következtében fellépő költséges leállási kényszer valószínűségének csökkentése érdekében az ilyen gépelemeket használatbavétel előtt ellenőrizni kell. Ez a vizsgálat határozza meg alapvetően az alkatrész teljesítőképességét és megbízhatóságát. Tekintettel a kerámia kompozit gépelemek nagy gyártási költségeire, a vizsgálat általában csak roncsolásmentes lehet. Ezeknek az igényeknek a kielégítése érdekében több roncsolásmentes vizsgálati módszert dolgoztak ki, amelyek eredménye alapján többek között üzemeltetési feltételek között lehet következtetni az alkatrész várható élettartamára. A vizsgálat lehet termikus leképzés nagy képváltási sebességgel, különleges szoftver által irányított infravörös leképzés, levegőcsatolásos átvilágításos ultrahang-frekvenciás eljárás, nagy felület vizsgálatára alkalmas, röntgensugaras tomográfia, lemezes tápvonalas vizsgálat, a belső súrlódás mérése ütéssel gerjesztett rezonanciajelenség alapján.
A roncsolásmentes vizsgálati módszerek Termikus leképzés infravörös termográfiával A termikus leképzés lényege: tranziens hőátadási folyamatot generálva és hatását ellenőrizve határozzák meg a darab termikus tulajdonságait, vagy mérik a vastagságát. Az 1. ábra tipikus átvilágításos vizsgálat elrendezését tünteti fel. A rendszer infravörös detektorral ellátott nagy sebességű kamerával működik. Ezt személyi számítógép egészíti ki digitális képrögzítővel. Villanófénylámpa szolgáltatja a hőimpulzust. A kamera képváltási sebességét függvénygenerátorral állítják be. Kettős időzítő trigger indítja a villanófénylámpát és az adatgyűjtést. A kísérlet folyamatos ellenőrzését analóg videorendszerrel végzik. A vizsgálat céljából a villanófénylámpa szolgáltatja a vizsgált darabot érő kezdeti hőimpulzust. A termikus reakciót az infravörös kamera méri. Az adatokat a számítógép regisztrálja, ezzel lehetővé téve a további elemzést.
RS-422 12 bit-es digitális adatok monitor
PC kettős időzítőkapu
függvénygenerátor
impulzusáramforrás infravörös kamera
vizsgált darab
villanófénylámpa
képrögzítő analóg kimenőjelek a képernyőn
1. ábra A termikus leképzés műszeres elrendezésének vázlata A rendszer két üzemmódban üzemeltethető. Az átvilágításos üzemmódban a villanófénylámpa és az infravörös kamera a vizsgált darab ellentétes oldalain foglalnak helyet, míg az egyoldalas üzemmódban ezek a vizsgált darab azonos oldalán vannak. Az előbbi esetben általában a hődiffúziót mérik. Az egyoldalas elrendezésben a réteges szétválás helyének mélységét határozzák meg. A hődiffúzió feltérképezése átvilágításos üzemmódban Az impulzusos átvilágításos termikus leképzés esetében a darab teljes vastagságában vizsgálják a hődiffúzió eloszlását. A vizsgált darab hátoldalát hőimpulzus éri. A vastagság irányú hővezetés egyenesen arányos a hődiffúzióval. A mellső oldal hőmérséklete az idő függvényében emelkedik. Az infravörös kamerával felvett felületi hőmérsékletváltozási görbe alapján számítható a hődiffúzió változása (2. ábra).
mellső felület
hátsó felület
monitor mellső felület a vizsgált darabot tartó állvány
villanófénylámpa
hátsó felület
a hődiffúzió számítása és felmérése
infravörös kamera
adatgyűjtő számítógép
2. ábra SiC/SiC próbatest hődiffúziójának felmérése infravörös termográfiai hőimpulzusos (villanófénylámpát felhasználó) módszerrel A legegyszerűbb és leghatékonyabb az anyagra jellemző karakterisztikus felezési idő meghatározása. Ez az az idő, amely alatt a mellső felület hőmérséklete eléri a maximális hőmérséklet felét. A teljes vastagságra vonatkozó (alfa) hődiffúzió a következő képlettel számítható:
0,139L2 α= t1 / 2
(1)
ahol L = a vizsgált darab vastagsága. Az eljárás pontosságát szabványos (NIST) grafit próbatesttel kalibrálták. A gyakorlatban 3%-os pontosságot értek el. A réteges szétválás mélységének egyoldalas mérése
A réteges szétválás méretét és helyzetének mélységét az egyoldalas impulzusos termikus leképzéssel lehet meghatározni. Impulzusos
hevítés után a felületi hőmérséklet csökkenési sebessége függ a vizsgált darabon belüli hőfluxustól. Amint a hőfluxus eléri a réteges szétválás helyét, amely nagy hőellenállású levegővel van telítve, a réteges szétválás fölötti tartományban a hőátadási sebesség csökken. Efölött a tartomány fölött a felületen a környező felületi részeknél magasabb hőmérsékletű, helyi forró folt észlelhető. Ez a forró folt a tranziens jelenség alatt annál hamarább jelentkezik, minél közelebb van a felülethez a réteges szétválás helye. Ezt a hőátadási folyamatot elméleti modellel lehet leírni. A réteges szétválás helyzetének mélysége vagy a minta vastagsága (az egészséges anyagtartományban) meghatározható a mért hőmérsékleti adatok felhasználásával, az elméleti modell alapján. Ultrahang-frekvenciás átvilágításos vizsgálat levegő közegben
Az ultrahang-frekvenciás átvilágítási eljárást igen gyakran alkalmazzák, tekintettel olcsóságára és az adatgyűjtés egyszerűségére. Feladata anyaghibák kimutatása, azok helyének és méretének meghatározása. Az ultrahangok frekvenciája 20 kHz fölött van. Az ultrahanghullám behatol az anyagba, és a határfelületeken, ill. a folytonossági hiányokon szóródik. Az eltérített hullámokat oszcilloszkóp képernyőjén lehet megfigyelni és elemezni. Az eljárás eredményes gyakorlati alkalmazását elsősorban a piezoelektromos technika és a digitális jelfeldolgozás fejlődése segítette elő. A levegőcsatolásos eljárás kerámia kompozitok esetében feleslegessé teszi a víz csatolóközeg használatát, ezzel kiküszöbölve a víz esetleges károsító hatását. Az 3. ábra a számítógéppel irányított XYZ helyezőrendszer és a levegőcsatolású piezoelektromos detektorok kapcsolási vázlatát tünteti fel. Az ultrahang-frekvenciás berendezések általában 0,1–25 MHz frekvenciatartományban működnek. A vizsgált darabon áthatoló (pl. 0,4 MHz frekvenciájú) ultrahangsugárzást detektáló szonda kiszajú, nagy erősítésű egységgel csatlakozik a hangolt erősítőn és az elektronikus időzítő kapun keresztül a képernyős megjelenítő rendszerhez. Kerámia anyagok vizsgálatára a következő lehetőségek állnak rendelkezésre: – Az „A” pásztázás egydimenziós folytonossági hiányra vonatkozó információt ad. A mérőimpulzus amplitúdója jellemzi a pontszerű hibát. Vastagságmérésre is igénybe vehető a rendszer. – „B” pásztázás esetében az „A” pásztázás vele párhuzamos adatai teszik lehetővé a kétdimenziós értékelést. Az eljárás forgó csövek
ellenőrzésére is alkalmas, mivel a folytonossági hiányok keresztmetszeti eloszlását mutatja. – A „C” pásztázás a leggyakrabban használt üzemmód. A folytonossági hiányok kétdimenziós kimutatásán kívül információt szolgáltat a felülettel párhuzamos folytonossági hiányok helyzetéről és méretéről. Az akusztikai jel csillapítását olyan anyageltérések okozzák, mint pl. a réteges szétválás, vagy a fajsúly változása.
XYZ irányú elmozdulás
az elmozdulás vezérlése
jeladó vizsgált darab vevő detektor előerősítő
impulzusdetektáló/digitalizáló
központi számítógép
3. ábra Levegőcsatolásos ultrahang-frekvenciás vizsgálórendszer elvi kapcsolása az impulzusgenerátortól
pásztázás az XY síkban a vizsgált darabra merőleges sugárral
Z Y
a fókuszált adó átalakítója
X
a vizsgált keramikus kompozit
mellső felület
hátfelület a fókuszált vevő átalakítója a vevőhöz
4. ábra Az átvilágításos ultrahang-frekvenciás vizsgálat elvi elrendezése
Az átvilágításos ultrahang-frekvenciás vizsgálat elrendezési vázlatát mutatja be a 4. ábra. Röntgensugaras számítógépes tomográfia
A röntgensugaras számítógépes tomográfiát (5. ábra) eredetileg az orvostudományban alkalmazták, azonban csakhamar a roncsolásmentes anyagvizsgálat területén is meghonosodott. Míg a hagyományos röntgensugaras átvilágításos módszer egyszerű lapos lemezek vizsgálatára alkalmas, addig a számítógépes tomográfiai eljárás bonyolultabb tárgyakról szolgáltat volumetrikus információkat. Lényegében 2 dimenziós metszeti képsorozatot készít a vizsgált darabról.
amorf szilícium anyagú felületi detektor
vizsgált alkatrész (forgórész)
röntgensugárforrás, 320 kV, 5 mA
XYZ irányú elmozdulási lehetőség PC elmozdulásirányító és adatgyűjtő szoftverrel nagy felbontóképességű monitor
FDK algoritmus súlyozás szűrés visszavetítés CBCT rekonstrukció
eltolódáskorrekció
expozíció
erősítéskorrekció
kép leolvasása
szűrőhiba
elforgatás
képfeldolgozás szilícium grafika
nagy felbontóképességű megjelenítő
FDK algoritmus súlyozás szűrés visszavetítés CBCT rekonstrukció
az adatgyűjtés ellenőrzése
messzemenően párhuzamosított számítógép
CBCT rekonstrukció CBCT = cone beam computed tomography, kónikus sugárral végzett számítógépes tomográfia
5. ábra Számítógépes, röntgensugaras tomográfiai vizsgálóelrendezés vázlata
A röntgensugárforrás érzékelője kétdimenziós, vagy felületi detektor, amely közvetlenül csatlakozik a képfeldolgozó szoftvert felhasználó nagyteljesítményű számítógéphez. Precíziós manipulátor, ill. számítógéppel irányított forgóasztal mozdítja el a vizsgált darabot a kollimátorral formált vékony röntgensugárnyaláb előtt. A detektált csillapított röntgensugár intenzitása közvetlenül arányos az átvilágított darab sűrűségével, vastagságával, anyagi tulajdonságaival és a röntgensugár energiájával. A rekonstruált kép a röntgensugár relativ csillapításával arányos árnyalatokat tartalmaz, tehát a szürkeségi szintek alapján értékelhető az anyag sűrűsége. A háromdimenziós eloszlás digitális rekonstrukcióját a számítógép végzi. Lemeztápvonalas síkhullámok
A módszer a síkbeli rugalmassági modulus mérésére és ennek alapján a meghibásodás kimutatására használható. A vizsgálóberendezés struktúrájának vázlatát a 6. ábra mutatja be. 12 mm
30 mm függvénygenerátor
A
nagyfeszülségű impulzuserősítő
B
előerősítő
40 mm
152
kétcsatornás digitális oszcilloszkóp
40 mm C
12 mm szakító próbatest
előerősítő
átalakítók: A: gerjesztésátalakító B: első vevőátalakító C: második vevőátalakító adatgyűjtő rendszer
6. ábra Lemeztápvonalas hullámterjedés-vizsgáló rendszer
Három 150 kHz középfrekvenciás akusztikai emissziós átalakítót alkalmaznak. Az egyik átalakító akusztikai impulzust állít elő, a két másik – pontosan kijelölt távolságra elhelyezett – átalakító méri a rugalmas hullám haladási idejét. Ennek alapján lehet következtetni a rugalmassági modulusra, amely viszont a következő kapcsolatban van a meghibásodási paraméterrel: E D = 1− (2) E0 ahol E = az anyagon különböző terhelési viszonyoknak kitett állapotban mért rugalmassági modulus, Eo = a terhelés előtt, a friss anyagon mért rugalmassági modulus. Ütéssel gerjesztett akusztikai rezonancia
Az ütéssel gerjesztett akusztikai rezonancián alapuló spektroszkópia a vizsgált darab csillapítási tulajdonságainak és rezonanciafrekvenciájának meghatározására szolgál. Ezek a tulajdonságok elsősorban turbogépek forgó alkatrészei szempontjából fontosak. A mérőelrendezést a 7. ábra mutatja. az elmozdulás vezérlése
dekódoló
digitalizáló oszcilloszkóp
adatelemző rendszer
lézer
lézeres indító/detektor
száloptikai csatlakozókábel
vizsgált darab átalakító
töltéserősítő
függvénygenerátor
erősítő
ütőszerkezet
7. ábra Ütéssel gerjesztett akusztikai rezonancián alapuló vizsgálórendszer elvi vázlata
Az ütést a vezérelt elektrodinamikus rázószerkezet fejti ki, műszerkalapáccsal. A rezgési elmozdulást érintésmentes lézersugaras vibrométerrel mutatják ki, vagy kondenzátor-mikrofonnal érzékelik a hangot. Mindkét esetben nagyfrekvenciás digitalizáló kezeli az analóg jeleket. A kapott jeleket frekvenciaelemző szoftvercsomag dolgozza fel, és meghatározza a rezonanciafrekvencia-csúcsokat, valamint a vizsgált darab csillapítóképességét. A csillapítóképesség és a csúcsamplitúdó korrelációba hozható a vizsgált darab porozitásával.
A roncsolásmentes vizsgálatok felhasználása kerámia kompozitok esetében Sűrűség/porozitás mérése
Kerámia alapanyagú kompozitok esetében fontos paraméter a sűrűség/porozitás, mert ez kapcsolatban van az előállítási technológia hibátlan voltával és az anyag egyenletességével. A roncsolásmentes módszerek közül a sűrűség/porozitás mérésére elsősorban a termikus leképzés, a levegőcsatolású ultrahang-frekvenciás, vagy a röntgensugaras számítógépes tomográfia módszerét alkalmazzák. A vastagságirányú átmenő termikus leképzés közvetlenül méri a termodiffúziót, ami a sűrűség függvénye. A 8. ábrán látható a termodiffúzió és a sűrűség közötti összefüggés SiC/SiC kerámiai kompozit anyag esetében. A sűrűség az ultrahangfrekvenciás csillapító hatással is arányos. Tehát ezekkel a módszerekkel (termikus leképzés, ultrahang-frekvenciás átvilágítás) lehetőség van a sűrűség térbeli változásainak meghatározására. Hogy az ilyen sajátosságok kimutatása mennyire fontos a gyakorlat számára, egy SiC/SiC anyagú gázturbina-hengerbetét meghibásodásának esete is bizonyítja. Az utólagos anyagszerkezet-vizsgálat szerint a meghibásodást porozitási eltérésekre, ill. az ezzel kapcsolatos gyártástechnológiai hibákra lehetett visszavezetni. Az anyagfeldolgozási technológia hibáinak javítása
A termikus leképzés és a levegőcsatolású ultrahang-frakvenciás átvilágítás módszerével vizsgálták lapos, kerámia alapanyagú, rétegelt szerkezetű kompozit panelek viselkedését polimerrel való impregnálás és pirolitikus kezelés folyamán. A termikus leképzés segítségével kimu-
tatták az egyes technológiai műveletelemek közötti rétegződési hibákat és a réteges szétválási jelenségeket. A vizsgálati eredményeket ultrahang-frekvenciás vizsgálatok adataival egészítették ki, majd elvégezték a technológiai korrekciókat. 4 3,8
hődiffúzió, mm2/s
3,6 3,4 3,2 3 2,8 2,6 2,4 2,2 2 2
2,1
2,2 2,3 3 sűrűség, g/cm
2,4
2,5
8. ábra Kerámia alapanyagú SiC/SiC kompozit hődiffúziója a sűrűség függvényében Termikus sokkhatás okozta meghibásodás
A hődiffúziós leképzés módszerével vizsgálták a termikus sokkhatás következményeit SiC/SiC kompozit szelvényeken. Ezeket a szelvényeket különböző hőmérsékletekről vízfürdőben gyorsan lehűtötték. 1000 K hőmérséklet-különbség esetében a termodiffúziós leképzés eredményei alapján kimutatták, hogy a szelvények peremén súlyos károsodás lépett fel. Károsodás ütés hatására és annak javítása
Az előző esethez hasonlóan kerámia kompozitok esetében a mechanikus ütés vagy ütközés olyan meghibásodást eredményezhet, amelynek következménye kívülről, szemrevételezéssel nem észlelhető.
A próbadarabokon végzett vizsgálat a hődiffúziós leképzés és az ultrahang-frekvenciás átvilágítás módszerével egyaránt kimutatta az ütés következményeit, majd a javítás során a hiba kiküszöbölésének eredményességét. A két vizsgálati módszer közötti korreláció ebben az esetben is jó volt. Kötések minőségének értékelése
Kerámia alapanyagú kompozitok között reaktív hőkezeléssel és polimer impregnálásos pirolízissel létesítettek kötéseket. A termikus leképzés vizsgálati módszerének alkalmazásakor a kötések körzetében eredményesen mutatták ki a hibahelyeket. A réteges szétválás mérése
Réteges szétválásra a kétdimenziós szövött szálstruktúrák rétegezésekor, ritkábban a száltekercseléses szerkezetek előállításakor lehet számítani. A réteges szétválás vizsgálatakor meg kell határozni a hibahely méretét, helyzetének mélységét és értékelni kell a várható következményeket. Az ilyen hibajelenségek kimutatására ismét a termodiffúziós és az ultrahang-frekvenciás átvilágítás módszerei alkalmazhatók. A réteges szétválás helyzetének mélysége az egyoldalas termikus leképzés és a röntgensugaras számítógépes tomográfia módszereivel határozható meg. Az oxidok termikus módszerekkel végzett roncsolásmentes vizsgálatakor figyelembe kell venni, hogy ezek az anyagok optikailag átlátszóak. Ezért a hőimpulzus érkezése felőli oldalon a vizsgált darab felületét megfelelő bevonattal kell ellátni, hogy átlátszatlan legyen. Turbinák esetében az üzem közben képződő korombevonat elégítheti ki ezt a követelményt. A kerámia alapanyagú kompozitok és a környezeti hatások ellen védő bevonatok közötti hibahelyek
A kerámia alapanyagú kompozit hengerperselyek magas hőmérséklettel szembeni védelmére mintegy 100–200 µm vastag bárium-stroncium-aluminoszilikát bevonatot használnak. Ezek vastagságának egyenletességét és kötési megbízhatóságát roncsolásmentes módszerrel lehet ellenőrizni. A bevonat minőségét a kerámia alapanyag kiindulási felületi hibái is befolyásolhatják.
A gyakorlatban ezeket a lehetséges hibahelyeket a termikus leképzés, a levegőcsatolásos ultrahang-frekvenciás átvilágítás, vagy a röntgensugaras tomográfia módszereivel lehet kimutatni és minősíteni. A tapasztalat szerint ezek a roncsolásmentes vizsgálati módszerek az utólagos roncsolásos vizsgálatokkal igazolt eredményeket szolgáltatnak. Rezonanciafrekvencia és csillapítás
Forgó gépek szerkezeti elemei, például turbinatárcsák esetében ismerni kell a rezonanciafrekvenciát és a csillapítási tulajdonságokat, tekintettel a túlgerjedés veszélyeire. Ezeket a paramétereket az ütéses akusztikai rezonancia módszerével, roncsolásmentesen lehet meghatározni. Amennyiben az egyes tárcsák között szokatlan eltéréseket észlelnek, a részletesebb vizsgálat valószínűleg korábban nem kimutatott anyaghibákra hívja fel a figyelmet. Folyamatos állapotellenőrzés – a várható élettartam becslése
Kerámia kompozitok várható élettartamának előrejelzésére több elméleti modellt dolgoztak ki. Ezek általában mikromechanikai összefüggésekre épülnek, amihez ismerni kell valamennyi strukturális összetevő fizikai jellemzőit és a várható igénybevételi feltételeket (pl. a hőmérsékletet és a terhelési időprogramot). Másik lehetőség a makromechanikai modell elemeire vonatkozó roncsolásmentes vizsgálati adatok felhasználása, annak feltételezésével, hogy az igénybevétel nem fog túllépni bizonyos korlátokat. Egyik ilyen módszer az anyag rugalmassági modulusának meghatározása. Ez kapcsolatba hozható mind az oxidos, mind a nem oxidos kerámiai kompozitok alapanyagában kialakuló és felszaporodó repedésekkel. Az 9. ábrán egy-egy Si/C, ill. oxid/oxid kerámia alapanyagú kompozit roncsolásos vizsgálati módszerrel meghatározott jellegzetes feszültség–alakváltozási diagramjai láthatók. A Si/C kerámiai kompozit esetében a lineáris rugalmas alakváltozás és a kvázilineáris tartomány közötti nemlineáris átmenet definiálja a megengedhető igénybevétel határát. Az oxid/oxid anyag rugalmassági modulusa már a terhelés kezdetén megváltozik, majd folyamatosan – a katasztrofális törés bekövetkezéséig – csökken. A vizsgálat roncsolásmentesen is elvégezhető. A kerámiai alapanyagú kompozitok rugalmassági modulusának változásait többek között lemeztápvonalas hullámsebesség-méréssel lehet vizsgálni (6. ábra).
lineáris, rugalmas tartomány
200 150 100
kvázilineáris tartomány
50
200
0
0,002
0,004
0,006
nyúlás, mm/mm
a) SiC/C kompozit esetében a görbe lineáris rugalmas, nemlineáris és kvázilineáris szakaszokból áll
120 100 80
150
60 100
rugalmassági modulus– 40 nyúlás jelleggörbe 20
50 0
0
feszültség–nyúlás jelleggörbe
0 0
0
0 0,001 0,002 0,003 0,004 0 0 0 0 0 0 0
rugalmassági modulus, GPa
250
250 feszültség, MPa
feszültség, MPa
nemlineáris tartomány 300
nyúlás, mm/mm
b) kerámia alapanyagú (oxid/oxid) kompozit esetében a rugalmassági modulus folyamatosan csökken
9. ábra Feszültség–alakváltozás összefüggés A Si/C és az oxid/oxid kompozit kerámia lemez próbatesteken terhelés előtt mérték a hullámsebességet. Ezt követőleg húzóigénybevételnek tették ki a darabokat, majd megszüntették a terhelést. Az igénybevételt fokozatosan növelt terheléssel megismételték. A húzófeszültségi szint függvényében a lemeztápvonalas hullámsebesség alapján meghatározták a meghibásodási paramétert. Az eredmények ellenőrzése céljából a húzóigénybevétel következtében képződő repedések számát leolvasták a próbatestekből vett mikroszkópiai metszeteken. A keresztirányú repedések átlagos távolsága és a meghibásodási paraméter közötti kapcsolat, a szakítóvizsgálat és a lemeztápvonalas hullámsebesség-mérés esetében gyakorlatilag azonosnak bizonyult, ami igazolja, hogy a két mérési módszer egymással egyenértékű.
Következtetések A kerámia alapanyagú kompozitok vizsgálatára előnyösen használhatók az ismertetett roncsolásmentes vizsgálati módszerek. Alkalmazásukat különösen az indokolja, hogy ezeknek az anyagoknak a gyártásakor makrohibák (réteges szétválások vagy üregek), illetőleg mikrohibák (porozitások, hajszálrepedések) alakulhatnak ki, ami kedvezőtlenül befolyásolja a struktúra mechanikai és termikus tulajdonságait. A roncsolásmentes vizsgálatok révén lehetőség van arra, hogy már gyártás közben minősítsék a kompozitokat és tökéletesítsék a gyártástechnológiát.
A porozitások, a réteges szétválások és a nagy folytonossági hiányok képződése üzemeltetés közben veszélyeztetheti a teljes gépi berendezés működését, ezért az üzembiztonság érdekében van szükség ezek kimutatására, ill. ellenőrzésére. Az ilyen vizsgálati adatok alapján következtetni lehet a berendezés várható élettartamára. Összeállította: Dr. Barna Györgyné Deemer, C. M.; Sun, J. G. stb.: NDT technologies for ceramic matrix composites: oxide and nonoxide. = Materials Evaluation, 64. k. 1. sz. 2006. p. 52–60. Abdul-Aziz, A.: Nondestructive testing of ceramic materials. = Materials Evaluation, 64. k. 1. sz. 2006. p. 20–22.
EGYÉB IRODALOM Ellingson, W. A.; Visher, R. J. stb.: Optical NDT techniques for ceramic thermal barrier coatings. (Optikai roncsolásmentes eljárások kerámia hőszigetelő bevonatok vizsgálatára.) = Materials Evaluation, 64. k. 1. sz. 2006. p. 45–51.
