Ультразвуковой способ определения концентрации примесей в высокочистых металлах

,БО 1019309 СОЮЗ СОВЕТСНСОЦИАЛ ИСТИЧЕРЕСПУБЛИН О САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ А(54) (57) УЛЬТРАЗВУКОВОИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРА МЕСЕЙ В ВЫСОКОЧИСТЫХ ЛАХ, заключающийся в том, ч прозвучивают ультразвуковыми ями и по одному из параметров ковых колебаний определяют цию примесей, отличающийся целью повышения точности о концентрации примесей, однов прозвучиванием образец подве пенчатому механическому нагр в качестве параметра выбирают скорости ультразвука фиксиров тоты в процессе нагружения.88,8)свидетельство СССР01 И 29/00, 1967.видетельство СССР01 И 29/00, 1963 (про ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ МОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институткова АН СССРческий институтИзобретение относится к ультразвуковому контролю, в частности к контролю содержания примесей в металлах, и может быть использовано в металлургии, химической промышленности и технической физике.Известен ультразвуковой способ нахождения границы чистой части слитка металла, основанный на определении времени звучания вдоль слитка металла на фиксированной частоте ультразвука 1. 10Недостаток данного способа состоит в невозможности определения концентрации примесей.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ультразвуковой способ определения концентрации примесей в высокочистых металлах, заключающийся в том, что образец прозвучивают ультразвуковыми колебаниями, определяют частоту колебаний, соответствующую максимуму поглощения, по которой определяют концентрацию примесей 2.Недостатком известного способа является низкая точность из-за необходимости измерения поглощения ультразвука.Целью изобретения является повышение точности определения концентрации при месей.Поставленная цель достигается тем, что согласно ультразвуковому способу определения концентрации примесей в высокочистых материалах, заключающемуся в том, что образец прозвучивают ультразвуковыми ко- З 0 лебаниями и по одному из параметров ультразвуковых колебаний определяют концентрацию примесей, одновременно с прозвучи ванием образец подвергают ступенчатому механическому нагружению, а в качестве параметра выбирают изменение скорости ультразвука фиксированной частоты в процессе нагружения,Способ осуществляется следующим об разом.40Предварительно отожженный образец из контролируемого металла прозвучивают ультразвуковыми колебаниями фиксированной частоты и регистрируют скорость их распространения в образце. Измерения проводят с помощью стандартной ультразву ковой аппаратуры, включающей генератор радиоимпульсов, пьезопреобразователи, приемник радиоимпульсов, регистратор. Од.новременно с прозвучиванием образец подвергают ступенчатому механическому нагружению, которое вызывает скачкообразное уменьшение скорости ультразвука до величины Ч за счет отрыва дислокационных петель от точечных дефектов и увеличение длины петель 1. до величины 1.ц, характерной для даннойсетки дислокаций.Далее при неизменном приложенном напряжении с течением времени происходит увеличение скорости ультразвука до установившегося значения Ч за счет того, что происходит закрепление дислокации на атомах примеси и уменьшение длины дислокационных петель 1 до величины, удовлетворяющей равенству1 С1.эрр - и ф.где С - концентрация примесных атомов;а - параметр решетки.Согласно теории Гранато-Люкке, изменение скорости ультразвукаЬЧ определяется выражением:Ч -1 Ц.,Чогде 1 - постоянный коэффициент, Л плотность подвижных дислокаций.Из этого выражения получена расчетная формула для определения концентра.ции примесей:- 1 , (1) где ЧЧЧ - скорости ультразвука в образце соответственно до приложения нагрузки, в момент нагружения и установившееся значение в нагруженном состоянии; а - параметр криссталической решетки контролируемого металла;1. - длина дислокационной петли,Величины а и 1 определяются из соответствующих справочных материалов.Регистрируя скорость ультразвука в процессе нагружения, определяют уменьшение скорости в момент нагружения Ч;Ч, и разность между скоростью ультразвука в образце до нагружения Ч, и ее установившИмся значением ч в нагруженном состоянии Ч;Ч. По полученным значениям изменений скорости ультразвука по формуле (1) вычисляют концентрацию примесей.Практическая реализация изобретения осуществлялась на проволочном образце из поликристаллического алюминия.В таблице приведены значения концентрации примесей для алюминия различной чистоты марки А 99,97/о и А 99,999/оИзобретение позволяет повысить точность определения концентрации малых примесей в высокочистых металлах.1019309 Концентрация примесей Напряжение,610 в Н/м 2 А 1 99,97С10 + А 6 99,999,С 10 1,43 0,55 1,0 1,20 0,93 1,66 1,59 0,98 2,77 5,54 1,0 0,7 Составитель В. Черник Редактор И. Николайчук Техред.И. Верес Корректор А ференц Заказ 3692/37 Тираж 873 Подписное ВНИИПИ, Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4