Устройство для исследования свойств металлов и сплавов

Союз СоввтсникСоциал истическикРеспублик я 920485 АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополн (22) Заявлен льное к авт. свид-ву 1) 299413/18"2 1 М 25/02 и заявк рисое Гввудэрстванный квант Рпю двлам кзобретеннн и откритнк2. Бюл ень %14Б.04.82 публнкова блнкован яса т милин, И. Шиш 2 Авт Н. кий, И,В, ренко, А.К(54) УСТРОЙСТВ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙИ СПЛАВОВ ЕТАЛЛОВ пературои размягчения кварцаиз которого выполнен узел кробразцаИзвестны также установки для наблюдения измерений микроструктуры образца при механических испытанияхв процес е нагрева 2.Но эти установки не позволяют получать одновременно комплекс другихсвойств например, температурногокоэффициента линейного расширения,электросопротивления и др). Крометого, для .исследований необходимоиспользовать образцы достаточнобольших размеров и сложной конфи",гурации,Наиболее близким тшением к предлагаемомройство для исследоваметаллов и сплавов, скуумную камеру со смои водоохлаждаемыми токоторой расположены днагрева образца, датч 1100 в С)епления ехническим ре" у является уст 1ния свойств одержащее ватровыми окнами ковводами, в ержатели для ики перемещения Изобретение относится к измери тельной технике и предназначено для синхронного исследования микрострук- туры, электросопротивления, темпе" ратурного коэффициента линейного . расширения (ТКЛР), тоцки плавления, а также проведения термического анализа на одном экспериментальном об" разце малых размеров.и может быть использовано в металловедении и фи" зических лабораториях для исследования свойств металлов и сплавов.Известна конструкция экспериментальной установки для одновременного исследования электросопротивления, теплового расширения и найагниченности на одном образце 1 1.Однако эта установка не позволяет устанавливать взаимосвязь измене"ния этих свойств с изменением микро- структуры образца, а также темпера- .20 турная область проведения исследований на этой установке недостаточно велика, так как ограничивается тем.А. Байкова АН СССР,кое бюро прибо 15 бгроаниводства Института метайкова АН СССР920485 и температуры, дилатометр со стержнем и регистрирующий прибор. Измерение электросопротивления образца в процессе нагрева осуществляется потенциометрическим способом, определение температуры плавления - оптическим пирометром, а наблюдение микроструктуры - с помощью высокотемпературного микроскопа, При этом тепловое расширение регистрируется датчиком дилатометра, который взаимодействует с образцом, через передающий стержень, контактирующий с подвижным вольфрамовым держателемфМедостатком данного устройства является низкая точность измерения теплового расширения образца, так как датчик дилатометра регистрирует сигнал суммарного теплового расшире- ния образца, вольфрамовых держателей и стержня дилатометра, причем, тепловое расширение держателей и стержня дилатометра в суммарном сиг,нале может быть оценено лишь приблизительно, так как зависит от ряда факторов - величины тока, проходящего через образец и держатели, электросопротивления образца, скорости нагрева и температуры водоохлаждаемых токовводов.Целью изобретения является повышение точности измерения температурного коэффициента линейного расширения при исследовании комплекса свойств на одном образце малых размеров в диапазоне температур от комнатной до 25000 С.Эта цель достигается тем, что в устройстве для исследований свойств металлов и сплавов, содержащем вакуумную камеру со смотровыми окнами и водоохлаждаемыми токовводами, в которой расположены держатели для . нагрева образца, датчики перемещения и температуры, дилатометр со стержнем и регистрирующий прибор; дилатометр. снабжен дополнительным. стержнем, ось которого расположена перпендикулярно оси образца, находящегося между торцами держателей, подвешенных на струнах и снабженных гнездами, в которых расположены подпружиненные к одинаково расположенным рабочимповерхностям этих гнезд стержны дилатометра, противополож-. ные концы стержней связаны с регулируемыми,шарнирными опорами и контактируют с чувствительными элементами датчиков перемещения, соединенных 4с регистрирующим прибором, причемоси стержней совпадают с плоскостями торцов образца причем, стержнидилатометра выполнены из тугоплавкого материала, например, молибдена.Введение дополнительного стержнядилатометра и,расположение, стержнейперпендикулярно оси образца и держателей указанным образом позволяет10 исключить тепловое расширение стержней и держателей при регистрациисигнала,На фиг, 1 показано предложенноеустройство, общий вид; на фиг.2схема измерения теплового расширения.Экспериментальный образец 1 зажи"мается между двумя держателями 2 и 3,выполненными из молибдена, которыеимеют контактные площадки 4 для установки образца и гнезда 5 длязакрепления стержней б и 7 дилатаметра. Концы стержней, выполненныхиз молибденового прутка, диаметром2 мм подпружинены к одинаково расположенным рабочим поверхностямгнезд при помощи пружин 8, а другиеконце стержней связаны с регулируемыми шарнирными опорами 9. Стержнидилатометра контактируют с чувствительными элементами датчиков перемещения 10 и 1.1.Держатели образца 2 и 3 закрепляются в медных зажимах 12, подве, шенных на четырех струнах из молибденовой проволоки.13, к водоохлаждаемым электродам 14 и соединенныхмежду собой электрически при помощигибких медных шин 15, Один из держателей 2 является неподвижным,таккак поджат к держателю устройствавинтом 1 б.В образце выполнено глухое сверление 17, служащее для измерениятемпературы образца пирометром 18.К середине образца приваренаточечной сваркой термопара 19, асимметрично ей на расстоянии 3-4 ммпотенциальные выводы 20 для измерения электросопротивления. Образец50расположен в вакуумной водоохлаждаемой камере 21, снабженной. смотровыми окнами 22 для пирометра и микроскопа 23. К рабочей камере подключена система напуска газа 24 для55закалки образца с определенной температуры. Для повышения точности измерения электросопротивления образцав устройство введено эталонное сопро-,тивление 25 с потенциальными вывода9204ми 26, подключенное последовательнос образцом к источнику тока 27,Устройство работает следующим образом.Образец 1 с приваренными термопарой 19 и потенциальными выводами,20 устанавливается в рабочую камеру21 между держателями 2 и 3. Регу"лируемыми шарнирными опорами 9 устанавливают "нули" датчиков перемещения 10 и 11,Нагрев образца производится источником тока 27 по заданной программе,при этом датчиком 10 регистрируетсятепловое расширение держателя 2, а 1датчиком 11 суммарное тепловое расширение держателя 2 и образцаРазностный сигнал датчиков перемещения, являющийся функцией теплового расширения образца, поступает на 20систему регистрации, куда также по. ступают сигналы с термопары 19 и потенциальных выводов 20 и 26,Микроструктуру образца при нагреве наблюдают при помощи микроскопа . 223, а точку плавления определяют пирометром 18. При напуске закалочногогаза через систему 24 образец можетбыть закален от любой температуры,при этом производится наблюдение за зОизменением измеряемых физическихсвойств во время и после закалки,Регистрация измеряемых сигналовпроизводится как стандартными самопищущими потенциометрами типа КСП,так и цифровой измерительной системой типа К 484/2, осуществляющей вывод информации на цифропечатающееустройство или непосредственный вводее в ЭВМ. с целью ускорения получаемых орезультатов.предложенное устройство позволяетпроводить комплекс исследований наодном образце в широком интервале.температур - от комнатной до 2500 С,а при определении температуры плавления - до 3500 С, при различных скоростях нагрева и охлаждения(20 град,/мин в , 1000 град/мин.),.Конструкция держателей образцапозволяет исследовать образцы малойдлины в виде параллелепипеда например, сечением 2 х 2 мм и длиной 1020 мм), так как образец помещаетсяне в зажимах, а удерживается за счетсил трения между держателями, которыесами разогреваются проходящим токоми уменьшают неравномерность распределения температуры вдоль образца,повышая тем самым точность исследований. Особенно эффективно предложенное устройство может быть применено в металловедении и металлургии при построении Фазовых диаграмм состояния и разработке новых сплавов на основе редких металлов, для которых возможность экспериментального исследования свойств на малых образцах имеет существенное значение.Более высокая точность измеренияТКЛР при исследовании комплекса свойств с помощью предложенного устройства, по сравнению с известным, позволяет использовать дилатометрические данные как для изучения фазовых превращений в твердом состоянии, так и для разработки сплавов с заданным ТКЛР.Формула изобретения1. Устройство для исследованиясвойств металлов и сплавов, содержащее вакуумную камеру со смотровыми окнами и водоохлаждаемыми токовводами, в которой расположеныдержатели для нагрева исследуемогообразца, датчики перемещения и температуры, дилатометр со стержнеми регистрирующий прибор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности измерения температУрного коэффициента линейногорасширения в диапазоне температурот комнатной до 2500 фС, дилатометрснабжен дополнительным стержнем,ось которого расположена перпендикулярно оси образца, размещенногомежду торцами держателей, подвешенных на струнах и снабженных гнездами, в которых расположены подпружиненные стержни дилатометра,противо"положные концы которых связаны срегулируемыми шарнирными опорамии соединены с чувствительными эле"ментами датчиков переМещения, соединенных с регистрирующим прибором,причем оси стержней совпадают сплоскостями торцев образца.2. Устройство по и.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оба стержня выполнены из тугоплавкого материала,Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Лифшиц Б.Г. Физические свойства металлов и сплавов. М., Машгиз,1959, с. 320.920485 72. Современное состояние высокотемпературной металлографии АН СССР НИИмашиноведения, И., Наука,1974. 83, Авторское свидетельство СССРИ 494671, кл. С 01 И 2 У 02, 1975920485 оставитель ф Платоваехред Ж.Кастелевич Корректор Ю. Макаренко ктор Н. Горв Заказ 2325/4 лиал ППП "Патейт", г. Ужгород, ул. Проектная,4 Тираж 883 ВНИИПИ Государстве по делам изобре 113035, Москва, 1-35, Подписноеого комитета СССРний .и открытийаушская наб., д М