Устройство для определения физических свойств электропроводных материалов

СОЮЗ СОНЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК в .627951)5 с 01 с 11/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 11 О 1) О) 1 М СЧ) СССР1987.ССР1980,на износ элект угол между ности вра 90 снижает ектрических стик поверх ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт механики метслных систем АП БССР(57) Изобретение относится к устрс)нс. г - вам для определения влек)рическнх н Изобретение относится к устроиствам для физико-химических исследований поверхностных слоев электропроводНых материд)1 ов.Цель иэобрете)гия - расширен)1 фуцкциональць)х возможностей устройства эа счет определения механических характеристик поверхностных слоев электропроводящих л)атеридлов состоящих из металлооксидцых, органических структур и их смесей, а также повышение иэносостойкости электродаиндектора.Существенное влияние трода индеитора оказыва сторонами образующей по щения, При углах мен 1 ае ся точность изменения э и механических характер механцческнх хдрактрсссгцк электрс нрс) -вод 1 вх мс)териа 1 ов, 11 сн 1 ью цзс)с)1)11 нн)1я в.1 я от ся р а с ш 11 ре )о е фу цк ниеса)11 нь хвозлсожностй устройства з,) г 1 тделевя лсех 11 в 1 еских х,)рдктер)1 тцкНС)ВС)РХЦОт)С)1 Х СЛОЕВ Зс ЕКтРОНРО ВОДП 1 Хмагерцдзсов состоящих нз мет в)лоолс -видныхс)ргагв 1 ческцх структу 1 ц ихсмесй и цс)вылсе)все и:)нососгонкс)стнЭЛЕКтрОдс)В. ОтЛИЧцгЛЬс)й ОСОбвццос -гьс) устрой.т)са являетсяспольззвг)ЭЛЕКтРСДД-Н 1 ЬЗЕЦтОРД, КОтОРЫП и, НО)Н)ВВ ГЦ)ЛЕ ГСНВ 1)цЕНИЯ, ЛС)РДЗ ЛЦй КС)то 1)с)с) служсгг д 1)с. то)сгь) 11 х,1 я,ггя 1 )ецюах 90 160д Ось)с) в) щННЯ - НРС)тВСССС)111.11 У 1.1 У тРЕ-. ),в СтС) -ронд греугс 11 ц)са. 2 1 сн,2 :дб,цостцого с 1 оя, в свя зн с улк) сьса)асс.л)дндметрд отпечатка 11 ростом глубиввцедре)гиячто т кже искджасг излсес енц, С увсв 1 е 1 с. 1 уг.)д бо.1 1 с)с)возрастает износ 1)ндтора,)оскол ьку растс.т ьсощддь 1. )верхост, унз твующдя в изл)с:рец)1, 1)ол)с тос) от1)ечдток с ростом угла неограниченовозрдс тэет, с трс.мяс ь л плоскс)сгн врсэу.)втдтв ЧЕ)О Сццж,)ЕГСя тОЧОГ с НЗ - мере нця,1 РЕДЛДГаЕМав фОРМа ЭЛЕКтРОДД-НЦДЕЦторд снособствует 1 ловышеыв его изцосостоикости при перелещениц па оверхности электрс )роводцых магераловпреимущественно состоящих из метдллооксидных органических структур и цхсмесей, что прежде всего отражаетсяна точность определения характеристикнии эаких опе ет мног х математичесаметр и над диа торого оп ия гиперб тора сниж етром отпечаткаеделяется из опы ол величината. Геоме ического элект точност ь опакта, что отрапол т род а-и нде нределения пл ади к нтора с образащения площадь по формуле да-иика ек ределсния элекких характерисль оце кщеи- отпеч ических и киче вал к ик. Р табл, 2 Я юее (Я е 2 д 5 п( где 1 б- полоедставлены резул ению влияния угл т актов по из аат ина угла м стор Й - высоами треугольа тр еу гол ьник ка; вердост енивалась по Фор ле Н =Р/5,Рплощадье электр1Кплощадьдлина учтолщина 5 ечатка.противлени ьно печатка;тка измерения;е нки; е 5 1=Н "ЬН Ан ал ет, что определ рения ь иэ формул испопьэ ов ения площад нде нтор а-эл искажения в ктрода вносят эарезультаты измереи, позволяет повысить надежность и долговечность устройства.На фиг,представлена схема устройства на фиг. 2 - вид сбоку.Устройство содержит плоский образец-электрод 1 с поверхностным слоем 2, состоящим из метаплоксидных, органических структур из их смесеи, электрод-индентор 3, установпенный на по верхностньп 1 слой образца. Электрод-индентор крепится в коромысле держателя 4, связанного с механизмом нагружения, приведения электродов в контакт 5. Электрод-образец 1 связан с механизмом 6 микронного движения, Электродиндентор 3 и образец 1 включены в электрическую цель источника 7 регулируемого напряжения и блоком 8 электрических измерений. 20 Устройство работает следующим .обвина угла между ассизами гиперболы;вина действительной д д -") а гссо 5 ( - ),- 9 М 2 КйцК (2ежду равными в недр ения.1) и (2) .показывание формулы (1) для5поверхности внедВключают механизм нагружения, приведения электродов, в контакт 5, после чего с блока 8 электрических измерений определяют удельное электросопротивле ние,Далее, зная величину нагруженияэлектрода и площадь отпечатка электрода, определяют микротвердость образца,Точность измерения отпечатка на поверхности меди, состоящий из оксидовмеди, определяли оптически методомна основании 10 измерений отпечатка,полученного при перемещении электрода-индентора на расстоянии 1000 мкмв качестве характеристики механической и электрической прочности поверхностного слоя использовали микротвер"дость и удельное электросопротивление. Площадь отпечатка определяласьпо формулам для половины двуполостного гиперболоида. жается на точность 0 точность измерений диаметра отпеч ка и износ электрода индентора. измерения выполнены на электролитической меди, окисленной при 600 С в течение 6 мин на воздухе, Высота образукщего треугольника составляла во всех случаях 500 мкм.Анализ результатов сравнительных испытаний инденторов-электродов, имеющих известную форму гиперболоида вращения и предлагаемую, образукщей которой является равнобедренный треугольник с углом при вершине, составляющим до 90К ( 160 , показываоет, что предложенная форма электрода-индентора поз воляет существенно снизить систематическую ошибку измере ньФ диаметра отпечатка поверхностных слоев электропроводных материалов, преимущественно состоящих из металло162791 ксидов, органических структур и их смесей и повысить точность иэмерепш.Одновременно более чем в 3 раза увеличивается износостойкость элек 5 трода-индентора в условиях действия нагрузок, превышающих 500 МПа за счет изменения геометрии электрода и, в частности, угла измерительной кромки. Повышение точности измерения достигается изменением характера деформирования предлагаемым электродом индентором поверхностного слоя, что резко снижает хрупкое разрушение и связанные с ним искзжения рельефа поверх ности отпечатка. Упрощается и повышается точность расчета диаметра отпечатка.формула изобретенияУстройство для определения физичес- э 0 ких свойств электропроводиых материаТ а б л и ц а Характеристика устройств для определения электрических и механических свойств поверхностных слоев электропроводных материалов Устройство Характеристика Прототип Предлагаемое Средняя Относительвеличина ная ошибка Относительная ошибка Средняявеличина 15 13 235 357 2858 3,77 900 353 906 1,2 10 357 47 0,7 ЗОЛ 0,2 ЗХгТ аблица 2Влияние величины угла образующей электрода инденторана точность измерений диаметра отпечатка и износ Угол образующейград. 90 120Характеристик а 170 70 160 Диаметр отпечатка,абсолютная ошибкаизмерений, мкм 8,5-2 0,5-1 14"О 8 23-3 28-4 Диаметр отпечаткаО измерений, мкмПлощадь отпечатка, мкмМикро т вердост ь,МПаУдельное электросопротивление,оксиды меди. ОмоемЛинейный износпри 1000 цикл перемещений по СцО,мкм 6 6лов, содержащее плоский электрод иэлектрод в вице фигуры вращения, соединенные с механизмом перемещения инагружения и подключенные к источнику напряжения и регистрирующей системе, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет определения механических характеристик поверхностных слоев электропроводных материалов состоящих метаплооксидных иорганических структур и их смесей, иповышения износостойкости электродав виде фигуры вращения, последний выполнен в вице тела вращения, образую"щей которого служат две стороны равнобедренного треугольника с углом щлежащим в пределах 9060(6160, аосью вращения - противолежащая углутретья сторона треугольника,овпКоррек Род дкто Кучерявая Долин 34 Тирдж 378 Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушсхая наб., д. 4/5 За Гагарина, 10 1 11 Производственно-издательский комбинат Патент , гОтносительнаяошибка измеренияЛиейный износпри 1000 циклахпере меще ни Й по0 цО, мкмР=9000 ИПа,Ч=О, 1 мм/с 70 90 120 160 70