Способ измерения контактных взаимодействий твердых тел

Способ измерения контактных взаимодействий твердых тел

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Г

Всссог;=

М тт. итио-тех ни чеси Ж

«694797

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено 06.08.76 (21) 2394852 25-25 (51) Ч Кл G 01 Х 1О/04 с присоединением заявки Х-Государственный комитет (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.10.79. Б|о плетень ¹ 40 (45 ) Дата опубликования описания 30.10.79 (53) УДК 621.387 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения В. Г. Бабак, В. Н. Соколов, Н. А. Румянцева, В. И. Осипов и Е. Д. Щукин

Московский ордена Ленина и ордена Трудового

Красного Знамени государственный университет им. М. В. Ломоносова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕР ЕН ИЯ

КОНТАКТНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Изобретение относится к способам измерения контактных взаимодействий твердых тел, применяемым в области технической физики при исследовании явлений трения, адгезии и когезии, в физике прочности и пластичности металлов и сплавов, в химической технологии при разработке высокопрочных катализаторов и сорбентов, в космической технике при исследовании взаимодействия микроскопических частиц с поверхностью различных материалов, в грунтоведении и т. д., в частности для измерения сил сцепления двух твердых образцов в зависимости от силы предварительного поджима и длительности их взаимного контакта.

Известен способ для исследования свойств поверхности твердых тел, заключаюн1ийся в отрывании подвижного образца, закрепленного на упругом элементе, от неподвижного образца, несущего на себе электрический заряд. Момент нарушения контакта между образцами фиксируется по изменению разности потенциалов между ними. Усилие отрыва измеряется по деформации пружины (1).

Недостатками известного способа являются обязательное условие электризации образцов, что часто недопустимо, и невозможность исследования силы сцепления образцов в зависимости от предварительного усилия ноджнMà.

Наиболес близким к изобретению является способ измерения контактных взаимодействий твердых тел путем прикрепления образцов к подвижному и неподвижному держателям, подведения подвижного образца до контакта с неподвижным, нагружения подвижного образца с помощью магнитоэлектрической системы (МЭС), разгружения образца, определения момента отрыва подвижного образца и расчета силы контактного взаимодействия по значениям тока нагружения и отрыва в МЭС (21.

Однако нри таком способе низка точность определения сил нз-за недостаточной точности регистрации момента соприкосновения н отрыва образцов и невозможно определение деформации образцов в процессе их взаимного контакта из-за недостаточной точности регистрации перемещения подвижного образца. Кроме того, реализация данного способа измерения контактных взаимодействий твердых тел занимает довольно много времени, поскольку для получения достоверных параметров функции распределения величин сил сцепления требуется проведение больших серий измерений (несколько сотен) . Это обстоятельство усложняет

694797 проведение таких измерений и делает их трудоемкими.

Цель изобретения — увеличение точ<юсти измерения силы под>кима и отрыва образцов и сокращение времени проведения экспсримента.

Указанная цель достигается тем, что образцы совместно с магнитоэлсктрической системой (МЭС) рязмеи а>от в вакуумной камере сканирующего электр<онного микроскопа (СЭМ), подведение подвижного образца до контакта к неподвижному ссуществляют с помощью МЭС, 3 моменты контакта и отрыва образцов фиксируют на

ВИДСОМ Я ГН И ТОфОН С.

113 чертеже схематически изображено устроиство для рсялизяц!Jrr lIpp.. L 10>KcHHOI 0 способа.

Устрой< тво со lc1??K!IT магнитоэлсктричсску!о систему 1 с пружиной 2 и рамкой 8, соединенной с рычагом 4, Н3 котором уhреплен нодв>ижный образец 5, а также гонио<<етр<<чсскос устройство б с жс.стко закрепленным неподвижным образцом 7. Магнитоэлектрнческяя система закреплена на шасси 8;l„lÿ крспл<ч<ия в вакуумной кямерс.

9 с<саниру<онсего электронного микроскопа (СЭМ), <<0!Него устройство для видео:яписи изображения (ня фиг. не показано).

Выводы рамки 8 через электрический «якуумный ряз.ьем 10

Предлагаемый способ осущсстгляют следующим образом.

Зякрепля<от исследуемые Образцы 5 и 7 (подвижный образец 5 — ня подвн>кном элементе МЭС -- рычаге 4, а неподвижный

7 жестко фиксируют на столике гonffoir— трического устройства б), произ«о:,ят предварительную юс<кного и неподвижного образц>ов, при котором подвижный образец 5 прн под>киме будет обязательно соприкасаться с требуемым участком поверхности нсподви>кного образца 7. Подключив СЭМ к источнику 12 pcl улирусмого напряжения через электрический вакуумный разъем 10, закрывают вякуумнуfo камеру СЭМ и получают рабочий вакуум. После получения изобра>кения образцов 5 и 7 на экране

СЭМ пропзгодят точную юстировку МЭС, закл<оч ><Ощу<ося в подведении образца 7 с

ПОМО!ЦЫО ГОН!СТП!<ЧЕ>СКОГО VCTPollCTB3 H;l расстояние, не превышающее 10 " л, к образцу 5. Пропуская ток через рамку МЭС, плавно подводят подвижный образец 5 к неподвижному 7 и измеряют величину 1<> тока в момент касания образцов. Увеличивая силу тока до требуемого значения lr, производят поджпм образца 5 к образц 7 cllлой fr, пропорциональной разности (1,— -I.).

ИcTOñ!í! I K!I <<нф01>:1! Я I<<:Е! II Г! I! I,l Ã! << в внимание при экспертизе:

1, Патент СШЛ Ло 3523448, к,1. 73-104>

1970.

2. Щукин Е. Л.;r;Lp. Экспериментальные исследования сил сцепления в ин!JfBHдуяльных микроскопич cKJ1х контактах между крпсталикямн нри поджиме и спекашш.

«Коллоку1?> 6. 913, 1969 (прототип) .

Уменьшая величину силы тока в рамке l3C, измеряют силу 1 отрыва образца 5, пропорциональную разности { 1,— 12), где 1 — величина силы тока в момент нарушения

5 контакта между образцами 5 и 7. Процесс поджима образцов и их отрыва наблюдается на экране СЭМ и параллельно записывается на видеомагнитофон для последуюJrLclo изучения быстрых упругих и пласти1О

<еских деформации, возникающих в зоне контакта образцов.

Применение предлагае лого способа ггозволяет значительно повысить точность из!

5 мсрення сил контактных взаимодействий в

«якууме (на три десятнчных порядка), поскольку стало возможным точно и одиозна IHo зафиксировать момент coflpHKocHo«ени» образцов при поджилке и момент их отрыва. Возможность прямого наб.нодения пронесся контяктировання образцов позволяет исключить неопределенность, связанную с дс фект<н и структурой поверхности с!брязцов, при интерпретации экспериментальных результатов по <змерс.нию контакт25 пых взаимодействий, 3 также значительно ускоряет время провсдс<нн» эксперимента (в несколько раз) благо;!яр» плавному полнn.ry подвижного образца 5 и измерены!о силы тока 1„ в момент касания образцов.

Зо

Формула изобретения

Способ измерения lfoHTBKTHblx взяимодсйcTBIIH твердых тел путем прикрепления образцов к подви>кному и неподвижному держателям, подведения подвижного образца до контакта с нснодr5и>Kным, Н3гружения но LB!I»кен f» и отрыгя магHHToэлсктричсской системы,,o т л и . 3 ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения точности

<<змсрения силы поджимя и отрыва образ45

lf0B H сокрящения врсмеfl rf провсдсния эксперимента, образцы совместно с магнитоэлектрической системой размещают в вакуумной камере скапиру<ощсго электронного микроскопа, подвелpllH; l. î IBHiKHof образца,ro контакта к неподв:.<>к!юму осуществл»ют с помощью магннтоэлсктричсской систсмы, 3 моменты контакта fr отрыва ооразlroB фиксиру<с>т Hc ви1 oìàãírròoôoíc.

694797

Составитель А. Бишаев

Техред Н. Строганова

Корректор И. Симкина

Редактор T. Кузьмина

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 967/1159 Изд. M 601 Тираж 1090 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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