Устройство для определения физических свойств электропроводных материалов

Устройство для определения физических свойств электропроводных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к ycTpomi- вам для определения отеюркческих и механических характеристик электргч ррводш х матернаюв. Целью изобрел HIM явтяегся расширение фупк цио-i ал ым возможностей устройства за гчст oiij s - деления механических характерно i ик поверхностных слоев чч ек-. poiipo материалов, состоящих из металлоокгидных, оргитсческих структу и их смесей и повыше inie иэиосос юикос ги электродов. Отличительной особенно гью устройства является иопол от твг.н1 i элекiрода-инденторj, который ичиоцпе i в виде тепа нрлшепия, обрлзу-пцеи ьоторото слу/и,чг nopoinj . K.iu: 1- (Я и пределах 90-1GO°(, j осью иия - противсигед, щ -я углу сторона г реу i 01Ы1ИК а. } ш. , 2 .-лил.

СОЮЗ СОНЕТСНИК

COLLHAËÈÑTÈ×ÅÑHÈХ

РЕСПУБЛИК

„.,BU „,3 6279 < 6 (g1)<1 g 01 " 11>

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I(, -

1С ««1 е

Ж в .«, А

С7.з

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

A (21) 4688507/25 (22) 22,03. 89 (46) 15.02,91, Бкы1, Ю 6 (71) Институт механики мет<сз!<с<по.ff««рных систем AH БССР (72) А.Л.Зайцев и П, В. Qfcoeff (53) 532. 137 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1449867, кл. G 01 N 11/10, 1987

Авторское свидетельство СССР

М - 932 379, кл. G 01 N 27/02, 1980, (54) УСТРОЙСТВО Д11Я ОПРГ<;1 1Г1П1Я !11ЭИ— чкских свойств эпгктРопговод1п1х 11лп .—

РИАПОВ (57) Изобретение относится к устр<1!1< гвам для определения Опек! рическнх и

Изобретение относится к устроиствам для физико-химических исследованийй поверхностных слоев электропроводных материалов.

Цель иэобрете1гия — расшире1<ие фупкциональнь<х возможностей устройства за счет определения механических хараКтЕрнстИК ПОВЕрХНОСт НЫХ CJIOe ЗЛЕКтропроводящих материалов, состоящих иэ металлооксицных, органических структур и их смесей, а также повышение иэносостойкости электродвиндектора.

Существенное !влияние на износ электрода индентора оказывает угол между сторонами обраэук<щей поверхности нрао щения. При углах меньше 90 снижается точиост ь иэ ме пения эле ктрических и механических характеристик поверхне хffllн ч eскll х х

<кзверхно«тнь!х слоев з.<ектронроводп.<.: м,< г ер

3Jfe f z puJJ

rf f

<счэток с ростом угла неограничен<го возрэ< тэет, < трс:мя< ь л плос.f

« резу.<ьтате чеl О с<в<ж.!егся то <но«г нз— мере ния.

«Ъ ! 1<Од«!агаемэя форма эз!ектродэ-ffffpeнторэ способствует «a!fbi!fief! ff

Э преимущественно состоящих из металлооксидных органических структур и их смесей, что прежде всего отражается на точность определения характеристик

1627916

ПаЬ

S-----cosg

1+s in

sing (1) +cos g 1п

1 6

50 и . позволяет повысить надежность и долговечность устройства.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 — вид сбоку.

Устройство содержит плоский образец-электрод 1 с поверхностным слоем

2, состоящим из метаплоксидных, органических структур из их смесей, электрод-индентор 3, установленный на по- !0 верхностный слой образца. Электрод-индентор крепится в коромысле держателя

4, связанного с механизмом нагружения, приведения электродов в контакт 5.

Электрод-образец 1 связан с механизмом 6 ж»кро нного движения, Электродиндентор 3 и образец 1 включены в электрическую цель источника 7 регулируемого»»апряжения и блоком 8 электрических измерений. 20

Устройство работает следующим обр аз ом. где Ь - м»п»мая полуось;1

4 " диаметр отпечатка; половина угла между асси— . птотами гиперболы; а - половина действительной оси.

Для электрода-индентора с обраэукщей-треугольника вращения площадь 35 отпечатка оценивалась по формуле

2d 4 d з1п (4 9 g 2Rtgg (2)

Где g — половина угла между равными 40 сторонами треугольника;

Й - высота треугольника, Микротвердость оценивалась по формуле

H =Р/S

Р (3) 45 где S - площадь отпечатка.

Удельное электросопротивление

RS

l (4) где S - площадь отпечатка;

i< 1=0-h - длина участка измерения;

1(- толщина пленки;

h - глубина внедрения.

Анализ формул (1) и (2) .показывает, что использование формулы (l ) для

Определения площади поверхности внедрения индентора-электрода вносят эаметныв искажения в результаты измереВключают механизм нагружения, при-. ведения электродов, в контакт 5, после чего с блока 8 электрических измерений определяют удельное электросопротивле ние, Далее, зная величину нагружения электрода и площадь отпечатка электрода, определяют микротвердость образца, Точность измерения отпечатка на поверхности меди, состоящий из оксидов л»еди, определяли оптически методом на основании 10 измерений отпечатка, полученного при перемещении электрода-индентора на расстоянии 1000 мкм в качестве характеристики механической и электрической прочности поверхностного слоя использовали микротвер" дость и удельное электросопротивление. Площадь отпечатка определялась по формулам для половины двуполостно го ги пер бол оид а.!

4 ний за счет многократных математических операций над диаметром отпечатка, величина которого определяется из опыта. Геометрия гиперболического электрода-инде нтор а снижает точност ь определения площади контакта, что отражается на точность определсния электрических и механических характеристик. л д табл. 2 представлены результаты актов по излучению влияния угла на точность измерений диаметра отпечатка и износ электрода индентора. измерения выполнены на электролитической меди, окисленной при 600 С в течение 6 мин на воздухе, Высота образукщего треугольника составляла во всех случаях 500 мкм.

Анализ результатов сравнительных испытаний инденторов-электродов, имеющих из вестную форму гиперболоида вращения и предлагаемую, образукщей которой является равнобедренный треугольник с углом при вершине, составляющим до 90 К и 160, показывао ет, что предложенная форма электрода-индентора поз воляет существенно сии э ит ь си с те мати че скую ошибку и з мер ен»п» диаметра отпечатка поверхностных слоев электропроводных материалов, преимущественно состоящих из металло16279! ксидов, органических структур и их смесей и повысить точность измерений.

Одновременно более чем в 3 раза увеличивается износостойкость элек5 трода-индентора в условиях действия нагрузок, превышающих 500 МПа, sa счет изменения геометрии электрода и, в частности, угла измерительной кромки. Повышение точности измерения достигается изменением характера деформирования предлагаемым электродом индентором поверхностного слоя, что резко снижает хрупкое разрушение и связанные с ним искажения рельефа поверх- 15 ности отпечатка. Упрощается и повышается точность расчета диаметра отпечатка.

° В формул а изобретения

Устройство для определения физичес- э0 ких свойств электропроводиых материаТ аблиц а

Характеристика устройств для определения электрических и механических свойств поверхностных слоев электропроводных мате риалов

Устройство

Характеристика

Прототип

Предлагаемое

Средняя Относительвеличина ная ошибка

Относительная ошибка

Средняя величина

l 77.

235

357

2858

3,77

900

35Х

906

1,2 10

l,l-lO

357

0,7

ЗОЛ

0,2!

ЗХ!

Т абли ц а2

Влияние величины угла образующей электрода индентора на точность измерений диаметра отпечатка и износ

Угол образующей, град.

90 120

Характеристик а

170

70 160

Диаметр отпечатка, абсолютная ошибка измерений, мкм

8 5-2 10 5-1 14-0, 8 23-3 28-4

Диаметр отпечатка

lO измерений, ласм

Площадь отпечатка, мкм

Микротвердость, МПа

Удельное электросопротивление, оксиды меди. Омоем

Линейный износ при 1000 цикл перемещений по СиО, мкм

6 6 лов, содержащее плоский электрод и электрод в вице фигуры вращения, соединенные с механизмол перемещения и нагружения и подключенные к источнику напряжения и регистрирующей системе, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет определения механических характеристик поверхностных слоев электропроводных материалов, состоящих метаплооксидных и органических структур и их смесей, и повышения износостойкости электрода в виде фигуры вращения, последний выполнен в вице тела вращения, образую" щей которого служат две стороны равнобедренного треугольника с углом 06, лежащим в пределах 90 ghl60 а осью вращения — противолежащая углу третья сторона треугольника.

1627916..продолжение табл.

Характеристика

Угол обраэукщвй, град.

9,57 5,77. 133 14Х

23Х

0,3 0,4

0,7 0,2

402. 2

Составитель В, Филатова

Те хиед 11.Дндык

Редактор А,Долинич

Корректор N.Êó÷åðÿâàÿ

Заказ 334 Тираж 378 Подписное

В111ППП1 Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагари а, 1 1

It 11

Г ин 101

От но сит еп ьная ошибка измерения

Линейный износ при 1000 циклах перемещений по

Cu©0 мкм

Р=9000 ИПа, V=0 1 мм/с

70 90 120 160 170