Устройство для определения теплоемкости тугоплавких материалов

СОЮЗ СОВЕТСНИХсаижлаапикРЕСПУВЛИН зуцС 01 И 25 20 БРЕТЕНИЯЬСТВУ ИСА(71) Институт высоких температурАН СССР(56) 1. К 18 Ь 1 п 1 Р., Коззо А, НцН 1по С. Бузуев Гог Еаз 1 Ь 1 яЬ - йешрегагцге веазцгешепс. Н 1 еЬ Тешр-Н 1 оЬРцзз, 192, ч.4, р. 597-603.2. Сеяа 1 я 11 уап А. Пев 1 еп апйОрегаг 1 опа 1 сЬагаегег 1 вЕ 1 св оГ аН 18 Ь-Бреед(М 1111 зесопй) Бузуев ЕогЬе шеазцгешепг. ог гЬегшорЪув 1 са 1ргорегС 1 ез оГ Н 1 еЬ Тешрегайцгез -Л. Вез У В 5, ч.75, С, У 1, 1971,р7-18 (прототип). ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРГ 10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И 07 КРЬЙЪЮ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ 801 О 96549 А(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕЛЕНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТИ ТУГОПЛАВКИХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее вакуумную камеру с размещенными в ней токоподводами и компенсатор расширения образца, связанный с,одним иэ токоподводов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства для определения теплоемкостн тугоплавких хрупких . соединений и композиционных материалов при импульсном нагреве образца вплоть до температур плавления, токо- подвод, связанный с компенсатором, выполнен в виде стакана и расположенной внутри него с зазором втулки длякрепления образца, соединенной со стааном,гибкими элементами, 1096Изобретение Относится к измерениям теплофиэических свойств тугопланких материалов при высоких температурах, вплоть до температур плавления и, в частности, к определению теплоемкости С 33, и может быть использовано в энергетической, теплотехническОй р метяллур 1 ичес кой промылтлен настях и других областях науки к те; ., ники, 1 ОИзвестно устройство для определе. ния теплоемкостк материалов импульсным методом прк вь 1 соких темперятурах, содержащее вакуумную камеру, внутри (Отоой Образец йэ ис:следуемоо мятерБяля нажимается н цянговьх 1(онтактят( токопОД 13 от он что ке,цвет нозмо 1,ностч 1 снобстд 110 ГО расширения о 13 ртзца прк быстром нагреве. Ком енсаттия расткреня образца Осуществ б 3 Нетей зя сет проскяль.3 ыва 1 ия Одной н;3 1 ятг в нтподнтжотт кснтактномнусе, что возможно для таких материаловкак мсталлы, по не может быть примеНЕНО ДЛЯ ХРУПКИХ И ТРУДно Обрабатывае з 5Мьгх материалов ткпа карбидов, боркдовнктркдов к различных композиционныхМтеркало 13",1";1.Наиболее б:ткэким по технической-.гттост 3 1 ДО-ткг емому результату 13 ре-,агяемотту является устройстфо и пя от; неттотания 1 еглоемкоо Ги тугопляткт(х материалов, содержащее вакуумную .:"-меру с размещепкьмк в ней тстко ПОД 3 ОДЯМИ 11 КОМ 11 ЕКСЭТОР РЯС 111 ИРЕНИ 1 образца, связанньгй с одним тз токо-" Под;,3 дов Б каче;.тве компепсаторя расс 1 рекя Образца используется силь" фокс 2)Йедостятот( з. Ого устройсттза для ОПРЕДЕЛЕт 1 КЯ ТЕПЛОфКЗИЧРСККХ СВОЙСТВ1101 а-; ЕРИЯЛОН г ОС ГСит Н 1 ОМ ЧТО ОтО НЕ позволяет проводить исследованиесноттст 3уго 131 янккх х 17 упких соедитенкй и комчози 1 онных материялон п 13 и ны соккх темгературах т,вплоть до температур плавления) тяк как тонкоеГе 11 ньте сильбоны 1 е позволяют подводить к Обрстз"у 13 ольшке токи (порядка 2000-с 1000 33) к не обеспечиватот гориэонтальн 3 го смещения Образца во время нмпуль ного нагрева,Цель кзобрс текиярасширение Об-. пасти гркмензнкя устройства для определения теплоемкостк тугоплавких хрупких соединений к композицконпьх Матеркалон пт 311 импульсном нагреве образца вплоть до темератур плавления,549 2указанная цель достигается темчто в устройстве, содержащем вакуумную камеру с размещенными н ней токоподводами и компенсатор расширенияобразца, связанный с одним кэ токоподнодон, токоподвод, связанный с компенсатором, выполнен н виде стаканаи расположенной внутри него с зазором т 31 тулки для крепления образца,соединенной со стаканом гибкими злементамч.Наличие токоподнодя, состоящегоиз неподвижной и подвижной частей,расположенных относительно другдруга с зазором к соединенных междусобой гибкими злементамк, позволяетобразцу прк нагреве свободно расширяться н вертикальном направлениии перемещаться н горизонтальномбез повреждений, благодаря чемуоказывается возможным исследоватьхрупкие материалы типа карбидов,боридов, нитркдов к др Суттмаркоепоперечное сечение элементов позволяет подводить к образцу греющие токи до 2000-4000 Л и, следовательно,нагревать его вплоть дст температурплавления.На чертеже изображено устрокство,продольный разрез.В вакуумной камере 1 верхний конецисследуемого образца 2 зажат в верхнем кеподнктхттотт водоохлаждаемомтокоподводе 1, Нижний конец образца 2 зажат н подвижной нтулке 13, выполненной кз меди, и которая соединена с неподвижным стаканом 5 с помощью гибких элементов б. Между годви;1(13 ой втулкой 4 и неподвижными стаканом 5 имеется зазор. Элементы 6закреплены на цилиндрических поверхностях втулки 4 и стакана 5. Весподвижной втулки 4 и элементов 6 компенсируется пружиной 7. Устройствосодержит также гратритоные конусы 8,малые гайки 9, источник 10 тока,1(октактор 11, смотровое Окнс 12.Определение теплоемкости тугоплавккх материалов с ис;ользованиемпредлагаемого устройства осуществ.пяется следующим Образом,Образец 2 в ниде трубки зажимается в графтттовые конусь 1 8 с помощьюнаккдных медных гаек 9 к нагревается от комнатной температуры до температуры, близкой к температуре плавления, пропусканием через него короткого импульса (длктеь 13 ос гью порядка 1 с) тока большой нели тчьт тпо49 4на нем, а также скорость изменениятемпературы образца дТ/ЗТ . По полученным данным рассчитынается теплоемкость образца по Формуле 10965 ИЭс,= - ,е(сТ/сгде в - масса образца,продолжительность нагрева,Таким образом бьли определенытеплоемкости образцов из карбида нио-.бия и карбида титана, Длина образцов составляла около 100 мм, В качестве источника тока использовалисьсистема аккумуляторных батарей типаССТ, соединенных параллельно последовательно, при этом выходное напряжение составляло 48 В,Полученные результаты приведенын таблице. Теплоемкость образца, С,1 Джмоль.кМЬс Т 1 С 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 ка 2000-4000 А) токи через образец,что обеспечивает высокую скорость его нагрева, достигающую 5000-10000 град/с. Необходимое свободное расширение образца при таких высоких скоростях нагрева обеспечивается за счет системы гибких медных элементов, соединяющих неподвижную и поднижную части нижнего токоподнода. Центровка образца при расширении сохраняется, так как подвижная медная втулка свободно перемещается вертикально вниз н неподвижном медном стакане благодаря небольшому (около 1 мм) зазору между ними. 3рядка 2000-4000 А) от источника 10 тока при замыкании контактора 1. Расширение образца 2 в вертикальном направлении при нагревании обеспечивается за счет системы гибких3 медных элементов б, позволяющих втулке 4 из меди свободно перемещаться в неподвижном стакане 5. Температура . образца в процессе нагрева изме" ряется быстродействующим фотозлект" 10 рическим пирометром. Прямоугольное отверстие в стенке образца играет роль модели черного тела, излучение которого попадает на пирометр через смотровое окно 12 н стенки вакуумной камеры 1.Помимо температуры в процессе нагрева аналого-циФровым преобразователем измеряется ток 3 , протекающий через образец, и напряжение Д Эти данные подтверждают воэможность использования предлагаемого устройства для определения теплоемкости хрупких тугоплавких материалов при высоких температурах (1600-2400 К).Применение предлагаемого иэобрете 50 ния позволяет по сравнению с прототипом расширить область использования устройства, так как оно позволяет исследовать такие материалы, как карбиды, нитриды, борнды и другие композиционные материалы вплоть до температур плавления. Устройство позволяет пропускать большие (поряд 55, 16 55,66 56, 16 56,66 57,16 57,66 58,16 58,65 59,15 55,41 56,71 58,01 59, 32 60,62 61,92 63,22 бч 52 65,83Редактор Е.Папп рректор М.Шаров акае 381 У/32 одпи Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная,4 Тираж 8 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений и 113035, Москва, Ж,комитета СССРоткрытий аушская наб д. 4