Устройство для определения твердости материалов при высоких температурах

(1 И (И)ЪШ О 01 й 3/54 РЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И 0 ПОКРЫТИЙ(71) Московский ордена Трудовогокрасного Знамени инженерно-физи"ческий институт(56) 1. Авторское свидетельство ССС; 638873 кл. О 01 й 3/40, 1976.2, Авторское сВИдетельстио СССРФ 968693, кл. О 01 й 3/54, 1981(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯТВЕРДОСТИ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ВЫСОКИХТЕМПЕРАТУРАХ по авт. св. Р 968693,о т л и ч а ю ц е е с я тем, что,с целью повыаения точности, индентор выполнен иэ монокристалла стабилизированной двуокиси циркония.спараллельными его оси каналами, заполнеиными металлоокисными равномолярными смесями, и с пористыми ме-,таллическими слоями, нанесеннымисоосно каналам на поверхность, обращенную к образцу.Изобретение относится к испытательной технике, а именно к измерениям твердости образцов материалов и готовых иэделий при повышенной тем пературе.Известно устройство для определения твердости материалов, содержащее корпус, расположенные в корпусе индентор, систему нагружения индентора, узел регистрации глубины внедрения индентора, выполненный в виде тензореэистора, установленного на чувствительном элементе )1.Однако это устройство позволяет проводить измерения с высокой точностью только при идеально ровной поверхности контролируемого образца.По основному авт. св. Р 968693 известно устройство для определения твердости материалов при высоких температурах, содержащее вакуумную камеру, расположенные в ней нагреватель, индентор, систему нагружения индентора, связанные с индентором датчики нагружения и глубины внедрения, снабженное термостатом, расположенным вне камеры. Датчики выполнены в виде вертикальной и гориэонтальной труб и тейзореэисторов, закрепленных на их внешней поверхности, внутренние полости труб сое динены последовательно через термостат, нижний конец вертикальной трубы закреплен на инденторе, а верхнийсвязан с системой нагружения 2).В этом устройстве сигнал с датчика нагружения поступает только послетого, как индеитор углубится на некоторую глубину:.в поверхностныйслой образца, и нагрузка превыситпорог чувствительности датчика, При контроле таких материалов как цирко-, ний, двуокись урана и др, погрешность измерений может быть значительной, так как их механические характеристики сильно зависят отсодержания кислорода, а содержаниепоследнего в образце может сильноменяться при температурах выше 600 фК,Цель изобретения - повышение точности измерений;Цель достигается тем, что в уст-ройстве для определения твердости материалов при высоких температурах индентор выполнен иэ монокристалла стабилизированной двуокиси циркония с параллельными его оси кайалами, заполненными металлоокисными равномолярными смесями, и с поРистыми ме.- таллическими слоями, нанесенными соосно каналам на йоверхность, обращенную к образцу.На чертеже представлена схема устройства.Устройство содержит вакуумную камеру 1, позволяющую вроизводить измерения твердости в вакууме или потоке инертного газа, систему 2нагружения, жестко соединенный с водоохлаждающим штоком 3 индентор 4,выполненный из монокристалла стабилизированной двуокиси циркония,имеющий несколько (например, два)параллельных оси индентора каналов 5 и б, заполненных металлоокисными равномолярными смесями (например из М-К 0 и Ге-Ге 0), располо 10 женные в каналах электроды 7 и 8сравнения и соединенные с потенциометрическими выводами 9 и 10, находящимися под дном каналов 5 и б,газовые электроды 11 и 12, выпол 15 ненные в виде пористых металлических слоев, соединенные с потенциометрическими выводами 13 и 14, узлы 15 и 16 регистрации глубинывнедрения и нагружения индентора,соответственно, тензодатчики 17 и 18,подключенные к регистратору 19,нагреватель 20, образец 21, держатель 22, имеющий систему 23 отверстий для подачи газа к рабочей поверхности индентора 4Кислородныйнасос 24 служит для создания заданной величины окислительного потенциала газовой среды,Потенциометрические выводы 9,10, 13, 14 и 25 подключены к измерительному прибору 26, Внутренниеполости штока 27 регистрации перемещения индентора 4 и штока 3 соединены последовательно через термостат 28 для обесйечения циркуля- .ции по ним охлаждающей жидкостиУстройство работает следующимобразом.Исследуемый образец 21 закрепляют в держателе 22, герметизуют40 камеру 1, откачивают внутреннийобъем, устанавливают поток инертного газа и включают кислородный на,сос 24. Нагревают образец 21 и индентор 4 до рабочей температуры,4 лежащей в интервале 600-2000 К иприкладывают к штоку 3 нагрузку, врезультате чего шток начинает перемещаться вниз и изгибать шток 27.,При этом сигнал с тензодатчиков 17 поступает на регистратор 19,обеспечивая,регистрацию перемещения индентора,При достижении индентором 4 контролируемой поверхности образца 21 происходит замыкание электрохимическойцепи концентрационной ячейки, состоящей иэ образца 21, индентора 4,электродов 7 и 8 сравнения и потенциометрических выводов 25, 9 и 10а возникающие при этом два значения60 ЭДС, одно из которых отличается отнуля, подаются на измерительный прибор,26, связанный с регистратором19, что позволяет с высокой точ-ностью зафиксировать момент касания65 индентора .4 поверхности образца 21.Последующая одновременная запись сигналов тензодатчиков 17 и 18 позволяет определить глубину внедрения ийдентора 4, скорость нарастания и величину полной нагрузки, приложенной к индентору, а также время выдержки индентора под нагрузкой.Во время внедрения индентора непрерывно регистрируют значения ЭДС между образцом 21 и электродами 7 и 8 сравнения, определяя " держание кислорода в образце., Величину ЭДС между образцом 21 и газовыми электродами 11 и 12 поддерживают вблизи нулевогозначения с помощью кислородного насоса 24 предохраняя образец от окисления.1013819 4Использование концентрационнойЭДС между образцом и электродамисравнения, расположенными в двухканалах индентора и обладающими раЗными значениями кислородного потен циала для того, чтобы прилюбом содержании кислорода в образце однаиз концентрационных ЭДС отличаласьот нулевого значения, позволяетснизить погрешность измерения твер дости за счет установления нулево"го положения индентора с высокойточностью, а подцержание составаобразца неизменным во время измерений устраняет погрешнрсти, обус ловленные изменением содержанийкислорода в поверхностном слое образца.Составитель Е.Михайловтор А.Шандор Техред А,. Бабинец Корректор И. Шуллаю ое з ф Проектная, 4 тент", г Ужгород лиал ППП 3005/51 Тираж 871ВНИИПИ Государственнопо делам изобретени 113035,. Москва, Ж, Р Подп о комитета СССР и открытий ушская наб., д.