Устройство для определения физико-механических свойств материалов

(19) (11) 51)С 01 И 29/00Ь"жВГ. )1д ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Красноярский политехническийинститут и Институт физики АН(56) Авторское свидетельство СССРВ 557313, кл. С 01 М 29/00 1975.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к измерениям физико-механических свойств мате риалов при высоких темпе ратурах,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей засчет обеспечения одновременного измерения как упругих, так и электрофизических характеристик исследуемогоматериала благодаря соединению блока10 измерений диэлектрических характеристик с электропроводиыми звукопроводами 5. С помощью пьезопреобразователей 3 и 4 и блока 2 измеренияакустических характеристик определяют упругие, а с помощью блока 10измерений диэлектрических характери.стик - электрофизические характерис-,1288582 теристик выполнен, например, в видегенератора 14, подсоединенного к излучающему пьезопреобразователю 3, ирегистратора 15, подсоединенного к 5 приемному пьезопреобразователю 4. Позицией 16 на фиг.1 обозначен образецисследуемого материала, располагающийся в ходе измерения между звукопроводами 5 в термонагружателе 1.Устройство для определения физикомеханических свойств материалов работает следующим образом. Изобретение относится к измерению физико-механических свойств материалов и может быть использовано при определении упругих характеристик и диэлектрической проницаемости материалов при высокой температуре.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности одновременного измерения как упругих, так и электрофизических характеристик исследуемого материала.На фиг.1 схематически изображено предлагаемое устройство, общий вид;15 на Фиг.2 - камеры с охлаждающим агентом и электроизоляционной жидкостью звукопровода. Устройство для определЕния Физико;механических свойств материалов со держит термонагружатель 1, блок 2 измерения акустических характеристик, электрически связанные с ним излучающий 3 и приемный 4 пьезопреабразователи и электропроводные звукопроводы 5, акустически связанные с пьезопреобразователями 3 и 4 и проходящие внутрь термонагружателя 1, Устройство также содержит установленные на звуко- проводах 5 между пьезопреобразовате- М лем 3 или 4 и термонагружателем 1 цилиндрические теплапроводные камеры 6 и окружающие их охлаждающие камеры 7. Камеру 6 заполняет электроиэоляционнаяжидкость 8, например вакуумное масла 35 ВМ, а камеру 7 - охлаждающий агент 9, например вода. Кроме того, устройство содержит блок 10 измерения диэлектрических характеристик, электрически связанный с помощью вакуумных 40 вводов 11 со звукопроводами 5, Фторопластовые прокладки 12, установленные между стенками камеры 6 и звукопровадом 5, и сильфоны 13, соединяющие камеры 6 и 7 с термонагружателем 1, 45 Блок 2 измерения акустических характики материала исследуемого образца16. Теплопроводящая цилиндрическаякамера 6 с электроизоляционной жидкостью 8 и окружающая ее камерас охлаждающим агентом 9 теплоиэолируют пьезопреобразователи 3 и 4 от образца 16, нагрев аемо го в термонагружателе 1. 2 ил,Образец 16 в виде диска с вакуум- но-нанесенными (из хрома, никеля, графита) измерительными и охранными электродами (на фигурах не показаны) располагают между звукопроводами 5 внутри термонагружателя 1, задающего температурный режим измерений, Игольчатые опоры нижнего и конический конец верхнего. электропроводных звуко- проводов 5 обеспечивают надежный электрический и акустический контакт с образцом 16, Генератор 14, например Г 3-7 А, возбуждает колебания верхнего излучающего пьезопреобразователя 3. Акустические колебания через звуко- провод 5 преобразователя 3, образец 16 и звукопровод 5 преобразователя 4 возбуждают последний. Электрический сигнал с выхода нижнего приемного пьезопреобразователя 4 поступает в регистратор 15 блока 2 измерения акустических характеристик, например осциллограф С 1-70. При помощи регистратора 15 фиксируется совпадение ,частоты генератора 14 с одной из собственных механических частот образца 16 и определяется нормальной модуль упругости, модуль сдвига и коэффициент внутреннего трения исследуемого материала. При помощи блока 10 измерения диэлектрических характеристик, например моста Е 8-4, подключенного через вакуумные вводы 11 к звукопроопределения диэлектрических характеристик материала. В зависимости отисследуемого материала и температур,ного интервала изменения упругих идиэлектрических характеристик измерения проводятся или в вакууме или винертной среде, Возможность одновременного определения упругих и диэлектрических характеристик материалов 10 позволяет повысить производительностьтруда исследователей, уменьшить количество исследуемых образцов, понизитьрасход энергии, воды и т.д. Определе-,ние температурной зависимости упругих 15 и диэлектрических характеристик материалов при одном и том же температурном режиме испытаний особенно важнопри исследовании материалов с резкимиизменениями свойств в определенной 20 температурной области, например прифазовых переходах. Формула изобретения Устройство для определения физикомеханических свойств материалов, содержащее термонагружатель, блок измерения акустических характеристик,электрически связанные с ним излучающий и приемный пьезопреобразователи,звукопроводы, акустически связанныес пьезопреобразователями и проходящиевнутрь термонагружателя, и установленные на звукопроводах между пъезопреобразователем и термонагружателем камеры с охлаждающим агентом, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюрасширения функциональных возможностей, оно снабжено блоком измеоениядиэлектрических характеристик и дополнительными теплопроводными цилиндрическими камерами с электроизоляционной жидкостью, каждая из которыхустановлена между основной камерой и 45звукопроводом, .а звукопроводы выполнены из электропроводного материалаи электрически связаны с блоком измерения диэлектрических характеристик. 3 1288582 водам 5, измеряют емкость и тангенс потерь образца 16, что позволяет расчетным путем найти диэлектрическую проницаемость и тангенс диэлектрических потерь исследуемого материала. Теплоизоляция преобразователей 3 и 4 от образца 16 осуществляется в ходе измерений за счет заполнения дополнительной цилиндрической камеры 6, например, из нержавеющей стали 20 Х 18 Н 9 Т на 3/4 объема электроизоляционной жидкостью 8, обладающей высоким злектросопротивлением, малой упругостью паров и большой вязкостью, необходимой для демпфирования изгибных колебаний звукопроводов 5, и заполнения основной камеры 7 проточным охлаждающим агентом 9. Охлаждение звукопроводов 5 производится как за счет теплопроводности, так и за счет испарения жидкости 8 и конденсации ее паров на стенках охлаждаемой проточной водой 9 камеры 6. Применение камер 6 и 7, установленных через сильфоны 13 на термонагружателе 1, по вышает безопасность измерений в области высоких температур. Подсоединение звукопроводов 5 к блоку 10 измерения диэлектрических характеристик внутри термонагружателя 1 через вводы 11 исключает влияние электроемкости камер 6 и 7 на результаты. измерений электроемкости образца 16, что повышает точность измерений, особенно, когда измеряемая величина мала. Однако при емкости образца 16, большей 100 ПФ, разница в значениях ,электроемкости при расположенииконтактов внутри термонагружателя 1 и вне его пределов не превышает погрешности используемого блока 10.Нанесение электродов на образец, как показали эксперименты, не создает дополнительной погрешности в определении упругих характеристик, а предварительное определение собственной электрической емкости устройства и ее зависимости от температуры позволяет свести к минимуму погрешность1288582 Составитель В. Гондаревский.едактор О, Бугир Техред И.Попович Корректор С,Шекмар аказ 78 9 П исн ко те кр и 4/ к Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4