Способ определения объема химически активного халькогенидного стеклообразного материала

(9 (5 1 й 25 16 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН 57) Изобретение относится к и может быть использовано и нии процессов кристаллиза активных халькогенидных сте интервале температур. Цель повышение точности опреде кристаллизованного объема бочий сосуд заполняют материалом, нагревают сосу скоростью, обеспечивающе толщине исследуемого матер 1 - 3 К/см, взвешивают сосуд зависимость искомой хара температуры. 1 ил. Ы вляется ряд жест- ОСТИ, ОНИ ДОЛЖНЫ фициент термичеермически устой- инертными по мерения при вь кости, к которым предья ких требований. В частн иметь определенный козф ского расширения, быть чивыми и химически отношению к обьектам из ких температурах,соКроме того, хности кристал дилатометричес свободной энер образования си ряет процесс к температуру наданной скоростНаиболее б ляется способ о ала при из включающий з лом, нагревани в случае смачивэния поверлизирующегося материала кой жидкостью изменение гии гомогенного зародышельно уменьшается. Это ускористаллизации и изменяет чала кристаллизации при заи нагревания.,лизким к предложенному явпределения обьема материменении температуры, аполнение сосуда материае, взвешивание и определеОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯ РИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Ленинградский государственный техческий университет72) В.А.Ананичев, А.И.Демидов и Л.Н,Бнов(56) Авторское свидетельство СССРч. 842529, кл. 6 01 ч 25/16, 1981.Авторское свидетельство СССРч. 987487; кл, 6 01 ч 25/16, 1983,54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЬЕМА ХМИЧЕСКИ АКТИВНОГО ХАЛЬКОГЕНИНОГО СТЕКЛООБРАЗНОГО МАТЕРИАЛ Изобретение относится к дилатометрии, а именно к способам определения объема материала при изменении температуры, и может быть использовано при изучении процессов кристаллизации химически активных халькогенидных стекол в широком интервале температур.Известен способ определения обьема материала при изменении температуры, включающий заполнение сосуда с капилляром исследуемым материалом и диламетрической жидкостью с последующим нагреванием.Однакоданный способ не позволяетопределять температуру начала кристаллизации и долю закристаллизованного объема при заданной скорости нагревания химически активного халькогенидного стекла в области высоких температур.Это связано с тем, что в известном способе применяются дилатометрические жиддилатометрии ри исследовации химически кол в широком изобретения - ления доли заматериала. Раисследуемым д с его дна со и градиент поиала не более и определяют ктеристики от5 10 15 20 25 30 35 40 50 ние объема материала при изменении температуры.Однако существующий способ не позволяет определять с достаточной точностью долю закристаллизованного объемахалькогенидного стекла, а обеспечиваеттолько точное определение изменения обьема стеклообразующего расплава при изменении температуры.Согласно уравнению коэффициент объемного термического расширения Ропределяется изменением объема материала,отнесенным к интервалу температур, в котором это изменение произошлоЧ 2 - Ч 1(1)- )где Чг и Ч 1 - объем материала при температурах Т 2 и Т 1 соответственно,В известном способе для расчета Р применяется уравнениер,2 Р - Р р)Р (Т 2 - Т 1 )где у - постоянная сосуда, определяемаягеометрией, формой сосуда;Р 1 и Р 2 - массы разновесов при температурах материала Т 1 и Т 2 соответственно;Р - масса материала.Из уравнений (1) и (2) следует уравнение(3)точность определения доли закристаллиэоЧ 2 Ч 1ванного объема материала зависитЧ 1от сохранения пропорциональности изменения ее обьема изменению момента сил на2 2 Рг - Р 1коромысле весов у -Рпри сохранении значения у, а это возможно, если материал сохраняет форму сосуда, форму,приобретенную в жидком состоянии.Переход стеклообразных материалов в. кристаллическое состояние в условиях постоянного нагрева с постоянной скоростьюимеет свои особенности, Выше температуры размягчения стекла существуют раздельно определенные интервалытемператур, в которых образование центров кристаллизации и их рост происходит сзаметной скоростью. В этих условиях формирование структуры кристалла и его формы зависит от скорости нагревания и отравномерности нагревания всего объемаразмягченного стекла,В известном способе кристаллизацияможет начаться в любой части объема сосуда, занятого стеклом, где случайно возникнут условия для образования и ростазародышей,На гомогенное зародышеобразование вобъеме размягченного стекла накладывается также гетерогенное зародышеобразование, которое индуцируется присутствием примесных частиц и чаще всего происходит на поверхности размягченного стекла.Это приводит к нарушению рельефа поверхности, к нарушению формы материала, неправильному расположению материала в сосуде, образованию пустот и других дефектов, нарушающих условие уравнения (3),При этом уменьшается точность определения доли закристаллизованного объема стекла при заданной скорости нагревания,Цель изобретения - повышение точности определения доли закристаллизованного объема материала.Нагревание сосуда с его дна со скоростью, обеспечивающей градиент по толщине исследуемого вещества не более 1 - 3 К/см, создает условия для точного определения доли закристаллизованного объема при заданной скорости нагревания, при которых уменьшение объема кристаллизирующего стекла в нижней части сосуда приводит к равномерному снижению материала в сосуде эа счет заполнения освободившегося объема размягченным стеклом,Уменьшение уровня материала в сосуде, закрепленном на коромысле весов, изменяет момент сил коромысла и служит сигналом для определения температуры начала кристаллизации, температуры, при которой объемная доля кристаллической фазы достигает минимальной экспериментально обнаруживаемой величины,Увеличение градиента температур больше, чем 3 К/см, приводит к росту вязкости размягченного стекла, текучесть которого становится недостаточной для сохранения материалом формы сосуда При градиенте температур меньше, чем 1 К/см, возрастает вероятность образования и роста кристалла на свободной поверхности стекла,Принципиальное отличие предлагаемой операции от прототипа заключается в том,что используемое разделение температурных диапазонов образования зародышей и их роста за счет создания градиента температур при нагревании стекла позволяет сформировать зародыши и провести кристаллизацию с сохранением формы материала, необходимой для создания эффекта пропорционального изменения момента сил в образце, закрепленном на коромысле весов, доли закристаллизованного объема.На чертеже приведена зависимость доли закристаллиэованного объема материала от температуры при различных скоростях1723509 Способ определения Скорость нагре- Температура начала Доля закристаллизовэния,К/мин к исталлизации Т ванного объема, а Стекло состава Аз 28 ез 6,6 х 10 6,6 х 10 2,5 х 10 2,5 х 10 1,2 х 10 1,2 х 10" 2,7 х 10 2,7 х 10 528 + 6 530 -21 553 +7 520 .30 590 + 11 550 + 72 620 + 15 600 - 126 0,98 0,01 О 80 -003 ,0,95 0,011 0;90 - 0,05 0,24 ": 0,01 0.20 + 0,05 0,05 - 0,01 0,05 - 0,05 ПредлагаемыйИзвестныйПредлагаемыйИзвестныйПредлагаемыйИзвестныйПредлагаемыйИзвестный нагревания (У) (1-Ч,6 10 з К/мин; 2-Ч=-2,7 х х 10 К/мин).Определение температуры начала кристаллизации и объема кристаллизирующего стекла проводилось следующим образом, 5После закрепления сосуда с материалом на коромысле весов под углом 45 и компенсации веса сосуда противовесом с помощью разновесов устанавливалось равновесие весов. Дополнительным нагревате лем, установленным в нижней части нагревательного устройства, создавался необходимый градиент температур и задавалась необходимая скорость нагревания. С ростом температуры за счет теплового рас ширенияменялся уровень материала в сосуде, что приводило к нарушению равновесия весов, Сняв показания весов при двух рабочих температурах Т 1 и Т 2, вычисляли необходимый объем по уравнению 20 (3). Температуру начала кристаллизации Тн определяли по минимальному отклонению от экспериментальной кривой, характеризующей температурное изменение объема, при скорости нагревания выше критической 25 (см, чертеж), Долю закристаллизованного объема а рассчитывали как отношение разности объемов кристаллизованного и незакристаллизованного стекла к разности между объемами кристалла и стекла при 30 данной температуре (см. чертеж). Ниже в таблице приведена температура начала кристаллизации и доля закристаллизованного объема химически активного халькогенидного стекла А 28 ез, определенные предлагаемым и известным способами, а также указана погрешность определения этих величин,Использование предлагаемого способа определения обьема материала при изменении температуры обеспечивает по сравнению с прототипом следующие преимущества; повышение точности определения доли закристаллизованного объема ота+ 0,04 до а+ 0,01; возможность определения критической скорости нагревания, как скорости, при которой доля закристаллизованного объема минимальна,Формула изобретения Способ определения объема химически активного халькогенидного стеклообразного материала, включающий заполнение сосуда исследуемым материалом, его нагрев, взвешивание и определение зависимости искомой характеристики от температуры, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения доли закристаллизованного объема материала, нагрев сосуда осуществляют с его дна со скоростью, обеспечивающей градиент по толщине исследуемого материала не более 1 - 3 К/см.аж Подписноекомитета по изобретениям и открытиям при ГК Москва, Ж, Раушская наб., 4/5