Ультразвуковой способ контроля содержания примесей в чистых металлах

Ультразвуковой способ контроля содержания примесей в чистых металлах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И САЙЙЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (11) 493254

Сок)а Соеетскил

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 31.01.64 (21) 881157/18-10 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 30.11.75. Бюллетень № 44

Дата опубликования описания 16.0б.7б (51) М. Кл. В 06Ь 1/00

G 01п 21/ОО

Государственный KGMHT67

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 620.179,16 (088.8) (72! Авторы изобретс,ния

Л. Г. Меркулов и Е. К, Гусева (71) Заявитель (54) УЛЪТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ

СОД ЕРЖАН ИЯ П P ИМЕС ЕЙ В Ч ИСТЫХ МЕТАЛЛАХ

a — AL, 4

Известен ультразвуковой способ контроля содержания примесей r> чистых металлах измерением частотного максимума ультразвукового дислокационного поглощения.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что испытуемый образец, ультразвуковое поглощение которого предварительно измерено, пластически деформируют и по измеренной на фиксированной частоте скорости возврата ультразвукового поглощения в деформированном образце определяют количество примесей. Это сокращает время измерения и упрощает процесс контроля.

На чертеже приведены временные характеристики ультразвукового поглощения для групп образцов алюминия.

Образец исследуемого металла подвергают действию кратковременной сжимающей нагрузки, что приводит к появлению определенной пластической деформации. Образуются новые дислокации и, следовательно, резко возрастает коэффициент поглощения ультразвука в образце. Дислокации постепенно закрепляются подвижными точечными дефектами, число которых определяется количеством примесей в металле. В результате уль гразвуковое поглощение постепенно уменьшается. Процесс восстановления поглощения идет тем быстрее, чем больше примесей в металле. Если сразу же после прекращения действия нагрузки начать фиксировать временное изменение коэффициента ультразвукового поглощения в образце, то можно судить о ко5 личестве примесей в металле.

Исходя из современных дислокационных представлсний о механизме акустического поглощения, связь скорости восстановления ультразвукового поглощения с чистотой ме10 талла теоретически можно объяснить следующим образом.

Как известно, коэффициент поглощения ультразвука я, обязанный наличию дислокации, пропорционален плотности дислокации

15 Л, умноженной на эффективную длину дислокационных петель 1-, L,, выражается уравнением

9лр в (2) — Lu a a где Ек — расстояние между узлами сетки от пересечения дислокаций; а — постоянная ре25 шетки; р,р, р, — линейные концентрации примесей и вакансий на дислокации.

Таким образом, в зависимости от концентрации точечных дефектов должно меняться

L„а следовательно, и коэффициент поглоще30 ния ультразвука.

4932« $

15

1 (3)

1 «-;,Р) с

Si

14. 10 — 4

110. 10 — 4

110.1О-4

5,3 10

42 10

42 10

71 1P — 4

804 10 — 4

15У0 10 — 4

0,7 10 — 4

1О4 10-

1040 10

42 1P — 4

48. 10 — 4

480 10 — 4

Возникающие сразу после деформации металла дислокационные петли имеют наибольшую возможную длину, а поэтому очевидно, что ультразвуковое поглощение будет при этом максимальным. Диффундирующие точечные дефекты уменьшают Е„вследствие чего и постепенно падает. Поскольку у вакансии обычно значительно более низкие энергии активации процесса диффузии, возврат ультразвукового поглощения осуществляется, главным образом, за счет вакансионного движения.

Если обозначить через Лиц максимальный прирост (скачок) коэффициента поглощения в момент деформации, то, как показывают теоретические расчеты, для момента времени можно написать уравнение:

Оказалось, что временное изменение ультразвукового поглощения во всех исследованных образцах удовлетворительно описывается формулой (3). При этом оно приблизительно пропорционально суммарной объемной концентрации примесей.

Предмет изобретения

Ультразвуковой способ контроля содержания примесей в чистых металлах, о т л и ч а ю де =- .А(А — постоянная, завися-.

Vgg

cPilp + Ve цая от сорта металла и температуры).

При комнатных температурах пр)) „по)тому

8 = — .
Vnp

Концентрация вакансий в металле, как известно, возрастает с повышением содержания

|римесей в результате взаимодействия между ими. Из формулы (3) следует, что процесс юзврата ультразвукового поглощения будет дти тем быстрее, чем выше содержание примесей в металле.

Проведенный комплекс экспериментальных исследований полностью подтвердил этот выюд. Опыты велись на образцах алюминия

>азличной чистоты. Количественное содержа1ие примесей (в ат. %) определялось хими еским анализом, результаты которого для рех групп образцов приведены в таблице. ц и и с я тем, что, с целью сокращения време1и измерения и упрощения процесса контроля, испытуемый образец, ультразвуковое поглоцение которого предварительно измерено, (ластически деформируют и по измеренной а фиксированной рабочей частоте скорости юзврата ультразвукового поглощения в деЗО ормированном образце определяют количе;тво примесей.

15 о с) 05

1(орректор О. Тюрина

Техред Е. Митрофанова

Редактор Л. Ильина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1575!2 Изд. № 2011 Тираж 630 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретеннй и открытий

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