Дилатометр

.А,Севастьяя о- с 3- и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Зисман А.НКачинский В.Н. Высокочувствительный дилатометр для исследования при высоких давления. - ПТЭ, 1982,Ф 5, с. 172-175.Ро(тй., Яс)е 1 гуЕ В, Аррагатиз акоггпеазцгп 9 Фе Фег(т 1 а ехрапзоп о 1 зосзЬеомееп 1,5 ап( 380 (-,. Р)уз Р; Яс пзТгип).1983, ч. 16, К. 5, р. 444-449,(54) ДИЛАТОМ ЕТР Изобретение относится к измерител ой технике и может быть использовано дл пределения коэффициента теплового ра ширения (КТР) твердых материалов. Известен дилатометр, включающи рпус с узлами крепления образца и емк ной датчик перемещения, работающий икосттрехточечной схеме.Недостатком данного дилатометра я ляется ограниченность испытуемых обра цов, которые должны быть массивными жесткими.Наиболее близким к изобретению явл ется дилатометр, содержащий корпус, ра положенные внутри него узлы креплен образца; один из которых закреплен к вер(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения коэффициента теплового расширения твердых материалов, Цель изобретения - расширение области применения зэ счет возможности испытания гибких и тонких образцов. Дилатометр содержит корпус, внутри которого расположены узлы крепления образца. Один из узлов закреплен на верхнем торце корпуса, а другой прикреплен через упругую мембрану к подвижному электроду емкостного датчика перемещения, Узлы крепления выполнены в виде П- образных зажимов, которые содержат на своих свободных концах пары параллельных штифтов, расположенных перпендикулярно оси корпуса, 1 ил., 1 табл.нему торцу корпуса, а другой через упругую мембрану - к подвижному электроду емко стного датчика. ЬЭНедостатком известного дилатометра - д является невозможность проведения на,фЬ, нем измерения КТР образцов в виде тонких СО и гибких образцов, теряющих устойчивость ) из-за силового воздействия на образец со стороны узлов крепления.Цель изобретения - расширение области применения за счет возможности использования гибких и тонких образцов,На чертеже показана схема конструкции дилатометрэ.Корпус 1 дилатометра содержит конденсатор постоянной емкости, состоящий изэлементов 2 и 3, Измеряемая емкость С определяется зазором б между неподвижным 4 и подвижным 5 электродами. Положение электрода 4 фиксируется контргайкой 6, Образец 7 - лента (или проволока) - помещается между штифтами 8 круглого сечения (ф 0,1 мм) в П-образных зажимах 9 и 10.Штифты 8 располагаются в отверстиях, выполненных на свободных концах зажимов, в направлении, перпендикулярном оси корпуса 1. Положение образца 7 в штифтах 8 фиксируется винтом 11. П-образное пространство 12 над штифтами позволяет концы образца оставлять свободными, тем самым исключая их влияние на тепловое расширение ячейки и уменьШая систематическую ошибку измерений, что приводит к повышению точности определения КТР тонких и гибких образцов, Длина образца определяется измерением расстояния между штифтами 8 в зажимах 9 и 10. Зажим 9 гайкой 13 жестко крепится к корпусу 1, а зажим 10 соединяется через мембрану 14 с электродом 5, при этом электрод 5 и корпус 1 электрически изолированы друг от друга слг;,1 ой 15 и воздушным пространством 16. Мембрана 14 крепится гайкой.17 к корпусу 1 и обеспечивает соосное размещение образца без вибраций и его поступательное движение без трения в пределах 2 мм, Мембрана изготовлена из тонкой (" 0,04 мм) листовой бериллиевой бронзы. Растягивающее усилие (1 - 3 МПа) на образец регулируется гайкой 13 и конт ролируется величиной емкости С.Все детали дилатометра изготовлены из одной медной заготовки и отожжены в вакууме при 600 С в течение 4 ч. Измерения проводят в интерале низких температур 80 - 300 К,Дилатометр работает следующим образом.После установки образца 7 междуштифтами 8 в зажимах 9 и 10 поворотом гайки 13 создается растягивающее усилие на образец (1 - 3 МПа), контролируемое величиной емкости С = (5-7) 10 Ф (т,е, зазором б между электродами 4 и 5), При этом мембрана 14 прогибается в осевом направлении вверх и в таком подпружиненном состоянии находится в процессе всего измерения. Далее дилатометр помещают в камеру (не показана) с давлением газообразного гелия 10- 20 Па, Эту камеру помещают в вакуумный кожух с давлением (1 - 2) 10 з Па. В процессе нагревания или охлаждения образец, изменяя свои линейные размеры, через зажим 10 вызывает перемещение мембраны 14 в соответственно электрода 5, в связи с чем меняется ширина зазора б, что приводит к изменению емкости Л С, которое регистрируется мостом переменного тока ВМили Р - 5 5079.Средний коэффициент. тепловогорасширения аобр исследуемого образца в интервале температур (Л Т = Т 2 - Т 1) рассчитывается по формуле10лго о (Т 2 - Т 1 )где 1 о и го - длина образца и радиус электрода 4 соответственно при комнатной темпе ратуреС 1 и С 2 - измеряемые емкости при температурах Т 1 до Т 2;у - поправка, учитывающая радиальноерасширение электродов при изменении температуры от Т 1 до Т 2;алло - коэффициент теплового расширения чистой меди;а, - поправка на собственный ходячейки, определяемая в процессе калибровки устройства.Для получения сравнительных данныхкоэффициента теплового расширения чис- того никеля (99,8 мас.о В) массивного образца ф 4 мм, длина 20 мм) и образца из ленты (толщина 0,04 мм, ширина 10 мм и длина 30 мм) проведены измерения в предлагаемом и известном дилатометре, приведенные в таблице.Как видно из данных таблицы предлагаемое устройство обеспечивает высокую точность определения КТР ленты,Дилатометр можно использовать дляизучения теплового расширения аморф ных лент, полимерных пленок, а такжеобразцов в виде проволоки. Оно может быть использовано как для интервала низких температур (до 80 К), так и для высоких 300 - 1000 К. Во втором случае 50 детали дилатометра изготавливаются изнержавеющей стали, Компактность дилатометра позволяет разместить его в сверхпроводящем соленоиде и в камере высокого давления, что обеспечивает измерение таких важных физических характеристик, как магнитострикция и сжимаемость, данные о которых для гибких и тонких материалов практически отсутствуют в справочной литературе.Тираж Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 3 948ВНИИП Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Формула изобретенияДилатометр, содержащий корпус, расположенные внутри него узлы крепления образца, один из которых прикреплен к верхнему торцу корпуса, а другой через упру гую мембрану - к подвижному электроду емкостного датчика перемещения, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью расширенияобласти применения за счет возможности .испытания гибких и тонких образцов, в немузлы крепления выполнены в виде П-образных зажимов, содержащих на свободныхконцах пары параллельных штифтов, расположенных перпендикулярнО оси корпуса.