Разработка и исследование ультразвуковых эхоимпульсных методов контроля остаточных механических напряжений в монокристаллах галлий-гадолиниевого граната

• Автор: Сластен, Михаил Иванович
• Шифр специальности: 01.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 216 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ (ОБЗОР)

1Л. Физические свойства МК ГГТ

1.2. Поляризационно-оптический метод измерения механических напряжений

1.3. Ультразвуковые методы измерения механических напряжений и контроля напряженного состояния
1.4. Выводы
2. РАЗРАБОТКА УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ЭХОИМПУЛЬСНЫХ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ МК ГГГ

2.1. Метод контроля плоского напряженного состояния

2.2. Метод контроля напряженного состояния плоскопараллельных образцов с одноосными сжимающими линейно изменяющимися механическими напряжениями

2.3. Метод контроля напряженного состояния калиброванных

слитков, имеющих базовый срез
2.4. Выводы
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
И КОНТРОЛЯ ОСТАТОЧНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ..
3.1. Повышение точности измерений скорости ультразвука
3.2. Аппаратура для экспериментальных исследований
3.3. Устройство для исследования механических напряжений
3.4. Приспособление для нахождения границ ненапряженных участков и контроля остаточных механических напряжений.
3.5. Выводы
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ
НАПРЯЖЕНИЙ
4.1. Исследования поля остаточных механических напряжений в
слитках МК ГТГ поляризационно-оптическим методом
4.2. Измерения констант упругости МК ГТГ ультразвуковыми методами
4.3. Экспериментальные исследования ультразвукового эхоимпульсного метода контроля механических напряжений
4.4. Экспериментальные исследования ультразвукового эхоимпульсного метода нахождения границ ненапряженных участков в слитках МКГГГ
4.5. Выводы
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Монокристаллический (МК) галлий-гадолиниевый гранат (ГГГ) относится к материалам с особыми физическими свойствами и в настоящее время представляет большой практический интерес. Он применяется в качестве активной среды в квантовых парамагнитных усилителях и мощных твердотельных лазерах /1/; используется в перестраиваемых полосовых фильтрах на магнитостатических волнах /2-4/; особенно широко используется в магнитооптике и микроэлектронной технике в качестве подложек для магнитных гранатных пленок в запоминающих устройствах на основе подвижных цилиндрических доменов /5-12/.
Були МК ГГГ выращиваются Подольским опытным химикометаллургическим заводом (ОХМЗ) Московского государственного ордена Октябрьской Революции научно-исследовательского и проектного института редкометаллической промышленности (Гиредмет) методом Чохральского из исходного первичного сырья - окиси гадолиния марки ГдО - Г по ОСТ 48-200-81 и галлия чистотой не ниже 99,9997 по ТУ 48-4-350-84.
Виды готовой продукции ОХМЗ: 1 - слитки МК ГГГ калиброванные и некалиброванные, 2 - пластины.
Калиброванный слиток представляет собой прямой круговой цилиндр, ось которого должна быть ориентирована в кристаллографическом направлении [111]. Номинальное значение диаметра калиброванного слитка - от 60 до 80 мм, отклонение от номинального значения по длине слитка - не более ±0,2 мм. Торцевые плоскости среза слитка могут иметь отклонение от кристаллографической плоскости (111) не более 3°. Торцы слитков МК ГГГ после резки не должны подвергаться дополнительной обработке. Отклонение от номинального значения диаметра по длине для некалиброванных слитков не должно превышать ±4мм. Минимальная длина калиброванных и некалиброванных слитков - 30,0 мм.

логической схемой. Этот процесс синхронизации генератора повторяется многократно. Период запуска генератора Т3 определяется из выражения /77/:
где ^Д/(. - дополнительное суммарное время задержки, обусловленное
различными явлениями, например, нестабильностью базы, дисперсионными свойствами среды и др.
Из выражения (1.9) следует, что время прохождения звуком исследуемого образца
В этом случае трудно учесть все факторы, влияющие на величину ,
поэтому метод лучше всего использовать при измерениях изменений ти, тогда достаточно определить частотомером частоту запуска генератора.
Преимущества метода:
- точность измерения времени распространения порядка 1(Г5 -10 6;
- возможность полной автоматизации процесса измерений.
Его недостатки:
- влияние контактного слоя, приводящее к несовпадению результатов в случае, когда серии измерений проводятся на одном и том же образце, но УЗ преобразователь после каждой серии снимается, а затем устанавливается вновь (при этом погрешность может превышать указанную выше величину);
- необходимость создания специального блока для устранения ложных запусков от многократно отраженных сигналов;
- влияние на результат измерения искажения формы импульса в процессе распространения.
(1.9)