Устройство для определения коэффициента объемного термического расширения материалов
Изобретение относится к дилатометрии . Целью изобретения является повышение точности и надежности определения при исследовании твердых материалов разнообразной формы. Устройство содержит весы, сосуд с исследуемым материалом, выполненный в виде Г-образной трубки, помещенный в нагревательное устройство и укрепленный над плечами коромысла весов. Отросток сосуда заполняется исследуемым материалом , оставшаяся часть - инертной по отношению к данному материалу жидкостью . Устройство позволяет с повышенной точностью и надежностью определить коэффициент объемного термического расширения порошкообразных, ленточных и других материалов различной формы и степени дисперсности, химически активных, обладающих высоким давлением насыщенных паров без потери ими первоначальной формы и в температурном интервале, где ранее возможно было определение тольколинейного коэффициента термического расширения. Изобретение может найти применение при изучении теплового расширения материалов , металлов и сплавов различной степени дисперсности. 1 ил. (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) А1
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ i .1 I Я11Я а .4." ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 3935507/31-25 (22) 25.06.86 (46) 23.11.87. Бюл. М- 43 (71) Ленинградский политехнический институт им. М.И.Калинина (72) В.А.Ананичев, Л.А.Байдаков, М.Д.Бальмаков и Л.Н,Блинов (53) 536.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР Ф 817560, кл. G 01 N 25/16, 1978. Авторское свидетельство СССР N- 987487, кл. G 01 N 25/16, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОБЪЕМНОГО ТЕРМИЧЕСКОГО РАСШИРЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к дилатометрии. Целью изобретения является повышение точности и надежности определения при исследовании твердых ма- териалов разнообразной формы. Устройство содержит весы, сосуд с исследуемым материалом, выполненный в виде Г-образной трубки, помещенный в нагревательное устройство и укрепленный над плечами коромысла весов, Отросток сосуда заполняется исследуемым материалом, оставшаяся часть — инертной по отношению к данному материалу жидкостью. Устройство позволяет с повышенной точностью и надежностью определить коэффициент объемного термического расширения порошкообраэных, ленточных и других материалов различной формы и степени дисперсности, химически активных, обладающих высоким давлением насыщенных паров без потери ими первоначальной формы и в температурном интервале, где ранее возможно было определение только линейного коэффициента термического расширения. Изобретение может найти применение при изучении теплового расширения материалов, металлов и сплавов различной степени дисперсности. 1 ил. 1 13540 Изобретение относится к дилатометрии, а именно к устройствам для определения коэффициента объемного термического расширения (KOTP) материалов различнои степени дисперсности и фор5 мы, что необходимо в связи с развитием порошковой металлургии, полупроводниковой технологии создания многослойных структур типа МДП и МОП, по- 10 вышением требований к.прокату различных металлов и сплавов, при отливке различных деталей, в строительной технологии и т.д. Цель изобретения — повышение точ15 ности и надежности определения при исследовании твердых материалов разнообразной формы. При отношении объема жидкости V к объему материала Vö более 2 х 7,» 20 к() 2) указанная жидкость вносит м большой вклад в суммарное тепловое расширение исследуемого материала и данной жидкости, что отрицательно сказывается на точности определения KOTP.исследуемого материала. Например, для порошкообразного Аз Я при V м 2 погрешность определения 9 30 увеличивается на 7-10Х. Ч» При — (1 существенно снижается м точность определения, а порой и сама воэможность надежного определения KOTP веществ из-за возможных разрывов сплошности жидкости, а также ненадежности ее контакта со всей поверхностью исследуемого материала. Так, для соединения Аз 8 (порошок) вели- 10 чина Р при — <1 равна (70 + 5) х к Чм х 10 град . Кроме того, при - ) 2 при повышен м 45 ных температурах определения KOTP не исключается частичное перемещение части мелкодисперсных порошков по объему сосуда, что может вызвать изменение параметров системы и, как следствие, изменение моментов сил, что снижает точность определения КОТР (погрешность увеличивается на 4-5Z) . Увеличение диапазона изменения о о угла са от 12 до 65 вместо 25 до 65 связано с изменением вязкости жидкостей, используемых в предлагаемом устройстве. Вязкость большинства жид87 2 костей составляет величину 10 -10 П., тогда как вязкость расплавов на много порядков больше. Существенно различны и плотности расплавов и инертных жидкостей. Поэтому для предлагаемого устройства диапазон угла oL определяется неравенством 0,2F < Fsin Увеличение диапазона изменениясС улучшает работу устройства в целом, делает ее менее критичной. Укрепление сосуда под углом са к коромыслу весов приводит к образованию составляющей F sin g выталкивающей силы F вдоль трубки сосуда. При этом пузырьки газовой фазы всплывают, т.е. уходят из жидкости. Для эффективного и быстрого удаления пузырьков газа угол К следует брать из интервала 12 66 к (65, для которого справедливо неравенство 0 2Р Fsink 0,9F, показывающее, что для данного интервала составляющая F-здп выталкивающей силы вдоль трубки сосуда по порядку величины совпадает с величиной F выталкивающей силы. На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид, Устройство содержит весы 1, на коромысле 2 которых с помощью держателя 3 закреплен под углом<а сосуд 4, выполненный в виде герметичной трубки с отростком, заполненной исследуемым порошкообразным ленточным или другими материалами 5 неправильной формы и инертной по отношению к данному материалу жиждкостью 6. Материал 5 помещается в отросток Г-образной трубки, оставшаяся часть последней заполняется инертной жидкостью так, что после герметизации в верхней части трубки остается свободный объем (15207), необходимый как место для размещения инертной жидкости при увеличении ее объема за счет собственного расширения при нагревании, а также расширения образца при нагревании. Сосуд с материалом и жидкостью помещают в нагревательное устройство 7. Для сохранения чувствительности весов на стрелке 8 весов установлен противовес 9, контроль чувствительности определяется с помощью шкалы 10. Устройство работает следующим образом. После закрепления сосуда 4 с материалом 5 и жидкостью 6 под углом оа на коромысле 2 весов и компенсации 13540 веса сосуда с материалом и жидкостью противовесом 9 с помощью разновесов (гирь) устанавливается равновесие весов и задается рабочая температура с помощью нагревательного устройства 7. 5 С ростом температуры за счет суммарного теплового расширения исследуемого материала и инертной жидкости в направлении свободного объема V прямой части Г-образной трубки, оставля- 1р емого при заполнении сосуда исследуемым материалом и жидкостью, меняется уровень жидкости в трубке, что приводит к нарушению равновесия весов 1, которое восстанавливается изменением f5 веса гирь. Сняв показания весов при двух рабочих температурах Т, и Т, можно вычислить искомый КОТР исследуемого материала по формуле (Р - Р, ) 20 к Х 1 Р(Т -Т ) где К вЂ” константа, численное значение которой определяется геометрией сосуда, температурным интервалом определения КОТР, 25 а также индивидуальностью жидкости и исследуемого материала, P и Р†показан весов при темпера2 туре Т, и Т соответственно, P — масса исследуемого образца. Использование предлагаемого устройства позволит определять коэффициент объемного термического расширения порошкообразных, ленточных и дру-35 гих материалов неправильной формы с повышенной точностью и надежностью в твердом состоянии, измерять с одинаково высокой точностью и надежностью как положительные, так и отрицательные определения KOTP расширить температурный интервал определения KOTP указанных материалов: он лимитируется с нижней стороны температурой замерзания инертной жидкости, с верхней— температурой плавления веществ или кипения жидкости, при этом устройство обеспечивает одну и ту же точность определения КОТР, определять KOTP образцов без потери ими первоначальной 87 4 формы, что позволяет проводить с ними дальнейшие измерения или использовать их для практических применений, упростить конструкцию устройства для определения KOTP порошкообразных, ленточных и других материалов неправильной формы в твердом состоянии, сократить время определения KOTP указанных материалов, расширить угол наклона сосуда по отношению к коромыслу весов, определять KOTP химически активных веществ, имеющих порошкообразную, ленточную или другую неправильную форму,и КОТР веществ, обладающих высокими давлениями насыщенного пара и имеющих порошкообразную, ленточную или другую неправильную форму, исключить загрязнение окружающей среды парами исследуемых порошкообразных, ленточных и других материалов неправильной формы, а также парами жидкостей, используемых для определения KOTP. Ф о р,м у л а и з о б р е т е н и я Устройство для определения коэффициента объемного термического расширения материалов., содержащее весы, герметичный сосуд в виде трубки для исследуемого материала, укрепленной О под углом 12-65 к коромыслу весов и размещенной в нагревательном устройстве, о"т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности определения при исследовании твердых материалов разнообразной формы, конец трубки снабжен сообщающимся с ней вертикально расположенным вниз отростком для размещения исследуемого материала, трубка частично заполнена инертной по отношению к исследуемому материалу жидкостью, причем объем жидкости удовлетворяет соотношению к 1» — 2, 1 м где V — объем жидкости, V„ — объем материала. 1354087 Составитель В.Филатова Техред И. Попович Редактор И.Горная Корректор В.Бутяга Тираж 776 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 5686/38 Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4
