Ультразвуковой способ определения концентрации примесей в высокочистых металлах

Ультразвуковой способ определения концентрации примесей в высокочистых металлах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ПРИМЕСЕЙ В ВЫСОКОЧИСТЫХ МЕТАЛЛАХ , заключающийся в том, что образец прозвучивают ультразвуковыми колебаниями и по одному из параметров ультразвуковых колебаний определяют концентрацию примесей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения концентрации примесей, одновременно с прозвучиванием образец подвергают ступенчатому механическому нагружению, а в качестве параметра выбирают изменение скорости ультразвука фиксированной частоты в процессе нагружения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CO с©

М

4Р сО

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3392993/25-28 (22) 09.02.82 (46) 23.05.83. Бюл. № 19 (72) Е. Д. Глазман, В. П. Левин, И. И. Новиков и В. Б. Проскурин (71) Институт металлургии им. А. А. Байкова АН СССР и Московский автомеханический институт (53) 620.179.16 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 231198, кл. G 01 N 29/00, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР № 203377, кл. G 01 N 29/00, 1963 (прототип) .

„,80„„1019309 А (54) (57) УЛЬТРАЗВУКОВОИ СПОСОБ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ПРИМЕСЕЙ В ВЫСОКОЧИСТЫХ МЕТАЛЛАХ, заключающийся в том, что образец прозвучивают ультразвуковыми колебаниями и по одному из параметров ультразвуковых колебаний определяют концентрацию примесей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения концентрации примесей, одновременно с прозвучиванием образец подвергают ступенчатому механическому нагружению, а в качестве параметра выбирают изменение скорости ультразвука фиксированной частоты в процессе нагружения.

1019309

Изобретение относится к ультразвуковому контролю, в частности к контролю содержания примесей в металлах, и может быть использовано в металлургии, химической промышленности и технической физике.

Известен ультразвуковой способ нахождения границы «чистой» части слитка металла, основанный на определении времени звучания вдоль слитка металла на фиксированной частоте ультразвука (1). 10

Недостаток данного способа состоит в невозможности определения концентрации примесей.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ультразвуковой способ определения концентрации примесей в высокочистых металлах, заключающийся в том, что образец прозвучивают ультразвуковыми колебаниями, определяют частоту колебаний, соответствующую максимуму поглощения, по которой определяют концентрацию примесей (2) .

Недостатком известного способа является низкая точность из-за необходимости измерения поглощения ультразвука.

Целью изобретения является повышение точности определения концентрации при- 25 месей.

Поставленная цель достигается тем, что согласно ультразвуковому способу определения концентрации примесей в высокочистых материалах, заключающемуся в том, что образец прозвучивают ультразвуковыми колебаниями и по одному из параметров ультразвуковых колебаний определяют концентрацию примесей, одновременно с прозвучи ванием образец подвергают ступенчатому механическому нагружению, а в качестве параметра выбирают изменение скорости ультразвука фиксированной частоты в процессе нагружения.

Способ осуществляется следующим об разом.

Предварительно отожженный образец из контролируемого металла прозвучивают ультразвуковыми колебаниями фиксированной частоты и регистрируют скорость их распространения в образце. Измерения проводят с помощью стандартной ультразву- 45 ковой аппаратуры, включающей генератор радиоимпульсов, пьезопреобразователи, приемник радиоимпульсов, регистратор. Одновременно с прозвучиванием образец подвергают ступенчатому механическому нагружению, которое вызывает скачкообразное уменьшение скорости ультразвука до величины V за счет отрыва дислокационных петель от точечных дефектов и увеличение длины петель L до величины L„, характерной для даннойсетки дислокаций.

Далее при неизменном приложенном напряжении с течением времени происходит увеличение скорости ультразвука до установившегося значения V за счет того, что происходит закрепление дислокации на атомах примеси и уменьшение длины дислокационных петель1 до величины, удовлетворяющей равенству ! f С

I .э рqð - и где С вЂ” концентрация примесных атомов; а — параметр решетки.

Согласно теории Гранато-Люкке, изменение скорости ультразвукаЬЧ определяется выражением:

ЬЧ 1 Ц

Чо где k — постоянный коэффициент, Л плотность подвижных дислокаций.

Из этого выражения получена расчетная формула для определения концентрации примесей:

С =+ 1 1, (1) где V,V,V> — скорости ультразвука в образце соответственно до приложения нагрузки, в момент нагружения и установившееся значение в нагруженном состоянии; а — параметр криссталической решетки контролируемого металла;

L„ — длина дислокационной петли.

Величины а и 1„определяются из соответствующих справочных материалов.

Регистрируя скорость ультразвука в процессе нагружения, определяют уменьшение скорости в момент нагружения Ч;Ч, и разность между скоростью ультразвука в образце до нагружения V< и ее установившимся значением V в нагруженном состоянии V;Ч .

По полученным значениям изменений скорости ультразвука по формуле (1) вычисляют концентрацию примесей.

Практическая реализация изобретения осуществлялась на проволочном образце из поликристаллического алюминия.

В таблице приведены значения концентрации примесей для алюминия различной чистоты марки А 99,97 /о и А 99,999 /о °

Изобретение позволяет повысить точность определения концентрации малых примесей в высокочистых металлах.

1019309

Концентрация примесей

Напряжение, 6 ° 10й Н/м

M 99, 97%

С ° 10 +

А(99,999%, С-10 5

1,43

0,55

1,0

1,20

0,93

1,66

1,59

0,98

2,77

5,54

1,0

0,7

Составитель В. Черник

Редактор И. Николайчук Техред.И. Верес Корректор А Ференц

Заказ 3692/37 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ, Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4