Устройство для определения физико-механических свойств материалов

Устройство для определения физико-механических свойств материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерениям физико-механических свойств материалов при высоких температурах, Целью изобретения является расшипение функциональных возможностей за счет обеспечения одновременного измерения как упругих, так и электрофизи: чёских характеристик исследуемого материала благодаря соединению блока 10 измерений диэлектрических характеристик с электропроводными звукопроводами 5. С помощью пьезопреобразователей 3 и 4 и блока 2 измерения акустических характеристик определяют упругие, а с помощью блока 10 измерений диэлектрических характери г.тик - электрофизические характерисQ (Л с чЭ 00 СХ) ел 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) дд c(С 01 N 29/00

I(r! ()НР)1 ад

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3885437/25-28 (22) 15.04.85 (46) 07.02.87. Бюл. )) 5 (71) Красноярский политехнический институт и Институт физики АН

КиргССР (72) P.À.Aíäðèåâñêèé и С.Г.Теремов (53) 620.179.16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

)) 557313, кл. G 01 N 29/00, 1975. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-ИЕХАНИЧЕ СКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к измерениям физико-механических свойств мате риалов при высоких температурах, Целью изобретения является расшиое— ние функциональных возможностей за счет обеспечения одновременного измерения как упругих, так и электрофизических характеристик исследуемого материала благодаря соединению блока

10 измерений диэлектрических характеристик с электропроводиыми звукопроводами 5. С помощью пьезопреобразователей 3 и 4 и блока 2 измерения акустических характеристик определяют упругие, а с помощью блока 10 измерений диэлектрических характери.стик — электрофизические характерис- .

1288582 теристик выполнен, например, в виде генератора 14, подсоединенного к излучающему пьезопреобразователю 3, и регистратора 15, подсоединенного к

5 приемному пьезопреобразователю 4. Позицией 16 на фиг.1 обозначен образец исследуемого материала, располагающийся в ходе измерения между звукопроводами 5 в термонагружателе 1.

Устройство для определения физикомеханических свойств материалов работает следующим образом.

Изобретение относится к измерению физико-механических свойств материалов и может быть использовано при определении упругих характеристик и диэлектрической проницаемости материалов при высокой температуре.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности одновременного измерения как упругих, так и электрофизических характеристик исследуемого материала.

На фиг.1 схематически изображено предлагаемое устройство, общий вид;

15 на фиг.2 — камеры с охлаждающим агентом и электроизоляционной жидкостью звукопровода.

Устройство для определЕния физико;механических свойств материалов со- 20 держит термонагружатель 1, блок 2 измерения акустических характеристик, электрически связанные с ним излучающий 3 и приемный 4 пьезопреабразователи и электропроводные звукопроводы

5, акустически связанные с пьезопреобразователями 3 и 4 и проходящие внутрь термонагружателя 1. Устройство также содержит установленные на звукопроводах 5 между пьезопреобразователем 3 или 4 и термонагружателем .1 цилиндрические теплапроводные камеры

6 и окружающие их охлаждающие камеры 7.

Камеру 6 заполняет электроиэоляционная ! жидкость 8, например вакуумное масла 35

ВМ-1, а камеру 7 — охлаждающий агент

9, например вода. Кроме того, устройство содержит блок 10 измерения диэлектрических характеристик, электрически связанный с помощью вакуумных вводов 11 со звукопроводами 5, фторопластовые прокладки 12, установленные между стенками камеры 6 и звукопровадом 5, и сильфоны 13, соединяющие камеры б и 7 с термонагружателем 1. 45

Блок 2 измерения акустических характики материала исследуемого образца

16. Теплопроводящая цилиндрическая камера 6 с электроизоляционной жидкостью 8 и окружающая ее камера ? с охлаждающим агентом 9 теплоиэолируют пьезопреобразователи 3 и 4 от образца 16, нагреваемого в термонагружателе 1 ° 2 ил.

Образец 16 в виде диска с вакуумно-нанесенными (из хрома, никеля, графита) измерительными и охранными электродами (на фигурах не показаны) располагают между звукопроводами 5 внутри термонагружателя 1, задающего температурный режим измерений. Игольчатые опоры нижнего и конический конец верхнего электропроводных звукопроводов 5 обеспечивают надежный электрический и акустический контакт с образцом 16. Генератор 14, например

Г3-7А, возбуждает колебания верхнего излучающего пьезопреобразователя 3.

Акустические колебания через звукопровод 5 преобразователя 3, образец

16 и звукопровод 5 преобразователя 4 возбуждают последний. Электрический сигнал с выхода нижнего приемного пьезопреобразователя 4 поступает в регистратор 15 блока 2 измерения акустических характеристик, например осциллограф CI-70. При помощи регистратора 15 фиксируется совпадение ,частоты генератора 14 с одной из собственных механических частот образца

16 и определяется нормальной модуль упругости, модуль сдвига и коэффициент внутреннего трения исследуемого материала. При помощи блока 10 измерения диэлектрических характеристик, например моста Е 8-4, подключенного через вакуумные вводы 11 к звукопроопределения диэлектрических характеристик материала. В зависимости от исследуемого материала и температур;Його интервала изменения упругих и диэлектрических характеристик измерения проводятся или в вакууме или в инертной среде. Возможность одновременного определения упругих и диэлек.трических характеристик материалов

10 позволяет повысить производительность труда исследователей, уменьшить количество исследуемых образцов, понизить расход энергии, воды и т.д. Определе-, ние температурной зависимости упругих

15 и диэлектрических характеристик материалов при одном и том же температурном режиме испытаний особенно важно при исследовании материалов с резкими изменениями свойств в определенной

20 температурной области, например при фазовых переходах.

Формула изобретения

Устройство для определения физикомеханических свойств материалов, содержащее термонагружатель, блок измерения акустических характеристик, электрически связанные с ним излучающий и приемный пьезопреобразователи, звукопроводы, акустически связ анные с пьезопреобразователями и проходящие внутрь термонагружателя, и установлен35 ные на звукопроводах между пъезопреобразователем и термонагружателем камеры с охлаждающим агентом, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено блоком измеоения диэлектрических характеристик и дополнительными теплопроводными цилиндрическими камерами с электроизоляционной жидкостью, каждая из которых установлена между основной камерой и

45 звукопроводом, .а звукопроводы выполнены из электропроводного материала и электрически связаны с блоком измерения диэлектрических характеристик.

3 1288582 водам 5, измеряют емкость и тангенс потерь образца 16, что позволяет расчетным путем найти диэлектрическую проницаемость и тангенс диэлектрических потерь исследуемого материала. Теплоизоляция преобразователей

3 и 4 от образца 16 осуществляется в ходе измерений за счет заполнения дополнительной цилиндрической камеры

6, например, из нержавеющей стали

20Х18Н9Т на 3/4 объема электроизоляционной жидкостью 8, обладающей высоким злектросопротивлением, малой упругостью паров и большой вязкостью, необходимой для демпфирования изгибных колебаний звукопроводов 5, и заполнения основной камеры 7 проточным охлаждающим агентом 9. Охлаждение звукопроводов 5 производится как за счет теплопроводности, так и за счет испарения жидкости 8 и конденсации ее паров на стенках охлаждаемой проточной водой 9 камеры 6. Применение камер 6 и 7, установленных через сильфоны 13 на термонагружателе 1, повышает безопасность измерений в области высоких температур. Подсоединение звукопроводов 5 к блоку 10 измерения диэлектрических характеристик внутри термонагружателя 1 через вводы 11 исключает влияние электроемкости камер 6 и 7 на результаты.

4 измерений электроемкости образца 16, что повышает точность измерений, особенно, когда измеряемая величина мала. Однако при емкости образца 16, большей 100 ПФ, разница в значениях ,электроемкости при расположении контактов внутри термонагружателя i u вне его пределов не превышает погрешности используемого блока 10.

Нанесение электродов на образец, как показали эксперименты, не создает дополнительной погрешности в определении упругих характеристик, а предварительное определение собственной. электрической емкости устройства и ее зависимости от температуры позволяет свести к минимуму погрешность

1288582

Составитель В. Гондаревский.

Техред И.Попович Корректор С.Шекмар

Редактор О.Бугир

Заказ 7801/42 Тираж 799

HHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4