Способ определения скорости пропитки пористых тел жидкостями

7 11115 ЕТЕНИЯ ед нко ССР гг щт се Реп тш ПРО о ме ного распость и об- скорость что, в отли контроля пр мирование м та СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт проблем материалония АН УССР(56) Авторское свидетельствоН 180406, 1986УЕ СотпеГого, К К.НагяЬ "ИоГ А 1 О-Б 1 ОВеГгасгог 1 ея Ьт тп3С 1 аяя 11, ЕГГесг. о 1 иегг 1 пу оппеггагоп оК С 1 аяя 1 пго КеГгасЛАгпег, СегБос. 35,. И 5, 19р. 142-148(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСПИТКИ ПОРИСТЫХ ТЕЛ ЖИДКОСТЯМИ(57) Использование; изобретениносится к способам изучения пр Изобретение относится к областиконтроля процессов пропитки пористыхтел жидкостями и может быть использовано в порошковой металлургии дляполучения структурных характеристикпористых материалов, а также и в других областях промышленности.Целью изобретения является повышение точности определения скорости пропитки и глубины проникновения пропитывающих жидкостей в течение всегопроцесса пропитки,а также возможностьопределения скорости пропитки на начальной стадии,Указанная цель достигается тем,чие от известного способаопитки, включающего Форалой капли в виде шаросов пропитки пористых тел жидкостям и может быть использовано для полуцения структурных характеристик пористых материалов, а также для проверки и разработки новых технологическихприемов и режимов формировани композитов пропиткой из порошков и волокнистых материалов, Сущность: способ определения скорости пропитки основан на контроле расхода жидкости по изменению со временем про биля полного мениска между опорой и торцом образца, который образуется в результате контакта образца с поверхностью жид,кости, имеющей в исходном состоянии форму свободног ниска, принурительно сформирован на ребрах опоры. 1 з.п,ф-лы, 4 ил. вого сегмента на плоскои поверхности пористого образца с последующим конт ролем его сечения, в заявляемом спосо бе предварительно определяют объем пор образца, по этим данным берут навеску пропитывающей жидкости с избытком по объему и помещают в виде свободного мениска на индеферентную опору, ребра которой формируют его профиль, соосно с менискомлагают образец, затем жидкоразец приводят в контакт, апропитки определяют по изменению со временем профиля полного мениска, образованного жидкостью между опорой и торцом образца.Другое отличие состоит в том, что взаимное перемещение до контакна кольцевом ребре 3 опоры, Над каплей соосно устанавливают вертикально цилиндрический образец ч в держателе 5,Стандартным методом определяютпористость образца, Затем вычисляютполный объем его пор и берут навескупропитывающего материала (жидкости)с условием, чтобы объем его (ее)был больше вычисленного объема, например на 50, Необходимым условиемздесь является полное заполнениепор при пропитке,а достаточным - условие неразрывности изменяющегосяно времени полного мениска в его сужающейся части, имеющей вид шейки,При разрыве мениска всегда есть возможность неполного заполнения поробразца и таким образом теряетсянадежность контроля.После совместного термостатирования, расплавления навески и Формирования капли пористый образец приводят в контакт с каплей, в резуль"тате которого происходит пропиткаобразца.Контроль пропитки осуществляютпо изменению. объема жидкости, заключенной междуопорой.и торцом образцаи имеющей йорму тела вращения. Дляэтого весь процесс убыли жидкостив результате пропитки (ее объемныйрасход) Фиксируют на кинопленку ввиде кинограммы изменяющегося вовремени теневого изображения профиля полного мениска, Объем жидкостидля данного кадра кинограммы определяют по профилю мениска, используя,например, метод секущих, или вторуютеорему Гюльдена с учетом коэффициента увелйчения. 3 37770 Ц 7жидкости и образца осуществляют соос-,но, при этом форму пористого образца выбирают в зависимости от исходной Формы свободного мениска, чтобы при трансформации свободного мениска в новый и при дальнейшем изменении со Временем его пройиля в ре"зельутате пропитки сохранялись элементы симметрии исходного мениска.Использование жидкости в виде свободного мениска обеспечивает надежный контроль за ее объемным расходом как во время Формирования ноВого мениска пРи сприкоснВении жидкости с торцом образца, так и вдальнейшем по изменению его профиляпри пропитке, При этом исходной Фор-мой свободного мениска может бытьили капля, или валик, или любой другой мениск, который принудительноФормируется ребрами опоры, В зависимости от этого выбирают Форму пористого образца, Бсли используетсякапля, как исходная Форма для жидкости, то образец должен быть, как икапля, в форме тела вращения, например цилиндрический, или иметь таковойторец, которым он соприкасается с ней, а если валик, то образец дол- ЗОжен иметь Форму прямоугольной пластины,или иметь такой торец, и т,д.чтобы исходный мениск претерпевалпо возможности наименьшее преобразование Формы при ФормироВании НОВОго мениска,. Подобранные соответственно йормысвободного мениска и образца, соосность их взаимного расположения идвижения вплоть до соприкосновенияобеспечивают сохранность элементовсимметрии исходного мениска при егопреобразовании в результате контактаи пропитки, что позволяет. капиллярным силам быстро формировать новыемениски после соприкосновения с минимальным преобразованием формы,Это дает возможность повысить точность определения скорости. пропиткипо изменению пройиля мениска навсех ее стадиях. Избыток жидкостиобеспечивает контроль полноты пропитки,Способ реализован на установке,схема которой приведена на Фиг.1.На индеферентной опоре 1 помещаютжидкость (расплав) в виде капли 2,придавая ей строго симметричнуюформу принудительным Формированием Объемную скорость .пропитки, равную секундному объемному расходу, определяют как средний расход жидкости за данный промежуток времени между двумя смежными кадрами кинограммы по разности объемов жидкости, найденных по этим кадрам, разделенный на этот промежуток времени, Время определяют по известной скорости съемки процесса, Начало отсчета времени принято с кадра, предшествующему кадру, на котором зайиксировано касание жидкости и пористого тела. Объемную скорость пропитки рассчитывают по Формуле, относя ее к х-му кадру:17770йВ Ь Чй 1-- )Йт 6 сгде Д Ч,;., , = 7; - Ч - расход жфкости между смежными кадрами, Ч,объем жидкости -го кадра, 7объем жидкости предыдущего кадра,Йй - промежуток времени между кадрами,По данным скорости пропитки и расхода жидкости для цилиндрических образцов можно рассчитать скорость движения фронта пропитки и глубину пропитки по формулам, полагая, что фронтпропитки плоский:1501 1 ИЧеае В йе ф 20Ч, -71где Б- полное проходное сечениекапиллярной структуры образца, 1,глубина пропитки для -го кадра, Ъ 1 -объем жидкости первого кадра (объемисходного мениска).,Формулы справедливы и для другихформ образцов, для которых попереч-.ное сечение по их длине постоянное.Для других форм формулы будут другие,П р и м е р, Пропитка велась притемпературе 800 С в среде водорода.Скорость съемки 32 кадра/с. Коэффициент увеличения 1,51. 35Образец-пористый никель. Размерыобразца7,019,Ь 5 мм, пористостьего 69,8 Ж, объем 7 = 0,756 см,объем пор Ч = 0,528 см. Объемпри 800 С Чд = 0,540 см . Капилляр" 40ная структура - металлический войлок. Образец изготовлен прессованием.из проволочек никеля 0,05 х 10 мм испечен в среде водорода при температуре 1250 С. 45Жидкость - инрий марки ИН-ОО, Навеска Р = 5,0671 г. Объем инрия при600 С 7 = 0,754 см, плотность его= 6,723 г/см. Избыток объема посравнению с объемом пор - около 40, 50На фиг,2 показана зависимость ско"рости пропитки образца от обратнойвеличины впитываемого объема жидкого индия для начальной стадии пропитки. На фиг,. 3 показана глубина 55пропитки (в квадрате кинетическаякривая) образца в зависимости от времени контакта, кривая 1, Здесь же,для наглядности, представлена часть 4 бкривой, соответствующей начальнойстадии пропитки (7 точек за время6/32 0,2 с,глубина пропитки заэтр время 1 =0,168 0,11 см,интервал времени между точками ра"вен 1/32 = 0,031 с с разрешениемне хуже +0,0013 с согласно паспорту испытаний аппарата) с увелиличенным масштабом по оси ординат в20 раз (кривая 2).Объем жидкости для всех кадров определяли по профилю мениска, используя теорему Гюльдена,На Фигв 4 для демонстрации представлена фотокопия кинограммы Съемка профильная, теневая, Пропитка образца на ней отображена дискретной .последовательностью карров 1,2,342 Последовательность пропиткиздесь следует рассматривать снизувверх, 1,2,3, и слева направо,фрагменты "а", "б", "в" и "г". Нацало пропитки - фрагмент "а", середина - "б" и "в" и конец - "г". Кначальной стадии пропитки, нужно отнести кадры 1,2,37, судя по характеру кинетицеской кривой на фиг,3,заняв отрезок времени около 0,2 с,Способ позволяет исследовать нацальные стадии пропитки, когда жидкость только начинает проникать впористую структуру материала, и обеспецивает возможность изучения про.1цессов пропитки с точностью не хуже 24 при доверительной вероятности0,95. Формула изобретения1, Способ определения скорости пропитки пористых тел жидкостями, включающий термостатирование пористо:го тела и жидкости, контроль пропит" ки по изменению объема пропитывающей жидкости, о т л и ч а ю щ и й с я тем, цто, с целью повышения точности измерений и возможности изуцения начальных стадий процесса пропитки, берут с превышением по объему пор образца навеску жидкости и помещают в форме свободного мениска на индеферентную опору для формирования его профиля, соосно с мениском располагают пористый образец, затем жидкость и образец приводят в контакт, а скорость пропитки определяют по изменению профиля полного мениска жидкости между опорой и торцом образца.7177 7 И 7 8Способ по п.1, о т л и ч а ю -зец берут такой формы, чтобы элементы щ и и с я тем, что взаимное пере- симметрии исходного мениска сохранниещенйе до контакта жидкости и образ- лись при его преобразовании в резульца, осуществляют соосно, при этом обра- тате контакта и дропитки,М1777047 7 О,Стенина М. Керецман Заказ 1 б 03 одписное ткрытиям при ГКНТ СССР д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгор ул. Гагарина,101 твенпого коми113035, Иос Составитель Б,Богатыренк Техред М,Моргентал Ко Тиражета по изобретенияма, Ж, Раушская на