Устройство для определения физических свойств электропроводных материалов
Изобретение относится к ycTpomi- вам для определения отеюркческих и механических характеристик электргч ррводш х матернаюв. Целью изобрел HIM явтяегся расширение фупк цио-i ал ым возможностей устройства за гчст oiij s - деления механических характерно i ик поверхностных слоев чч ек-. poiipo материалов, состоящих из металлоокгидных, оргитсческих структу и их смесей и повыше inie иэиосос юикос ги электродов. Отличительной особенно гью устройства является иопол от твг.н1 i элекiрода-инденторj, который ичиоцпе i в виде тепа нрлшепия, обрлзу-пцеи ьоторото слу/и,чг nopoinj . K.iu: 1- (Я и пределах 90-1GO°(, j осью иия - противсигед, щ -я углу сторона г реу i 01Ы1ИК а. } ш. , 2 .-лил.
СОЮЗ СОНЕТСНИК
COLLHAËÈÑTÈ×ÅÑHÈХ
РЕСПУБЛИК
„.,BU „,3 6279 < 6 (g1)<1 G 01 " 11/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
I(, -
1С ««1 е
Ж в .«, А
С7.з
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГННТ СССР
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
A (21) 4688507/25 (22) 22,03. 89 (46) 15.02,91, Бкы1, Ю 6 (71) Институт механики мет<сз!<с<по.ff««рных систем AH БССР (72) А.Л.Зайцев и П, В. Qfcoeff (53) 532. 137 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР
У 1449867, кл. G 01 N 11/10, 1987
Авторское свидетельство СССР
М - 932 379, кл. G 01 N 27/02, 1980, (54) УСТРОЙСТВО Д11Я ОПРГ<;1 1Г1П1Я !11ЭИ— чкских свойств эпгктРопговод1п1х 11лп .—
РИАПОВ (57) Изобретение относится к устр<1!1< гвам для определения Опек! рическнх и
Изобретение относится к устроиствам для физико-химических исследованийй поверхностных слоев электропроводных материалов.
Цель иэобрете1гия — расшире1<ие фупкциональнь<х возможностей устройства за счет определения механических хараКтЕрнстИК ПОВЕрХНОСт НЫХ CJIOe ЗЛЕКтропроводящих материалов, состоящих иэ металлооксицных, органических структур и их смесей, а также повышение иэносостойкости электродвиндектора.
Существенное !влияние на износ электрода индентора оказывает угол между сторонами обраэук<щей поверхности нрао щения. При углах меньше 90 снижается точиост ь иэ ме пения эле ктрических и механических характеристик поверхне хffllн ч eскll х х
<кзверхно«тнь!х слоев з.<ектронроводп.<.: м,< г ер 3Jfe f z puJJ rf f
<счэток с ростом угла неограничен<го возрэ< тэет, < трс:мя< ь л плос.f « резу.<ьтате чеl О с<в<ж.!егся то <но«г нз— мере ния. «Ъ ! 1<Од«!агаемэя форма эз!ектродэ-ffffpeнторэ способствует «a!fbi!fief! ff Э преимущественно состоящих из металлооксидных органических структур и их смесей, что прежде всего отражается на точность определения характеристик 1627916 ПаЬ S-----cosg 1+s in sing (1) +cos g 1п 1 6 50 и . позволяет повысить надежность и долговечность устройства. На фиг. 1 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 смесей, электрод-индентор 3, установленный на по- !0 верхностный 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 ж»кро нного движения, Электродиндентор 3 и образец 1 включены в электрическую цель источника 7 регулируемого»»апряжения и блоком 8 электрических измерений. 20 Устройство работает следующим обр аз ом. где Ь - м»п»мая полуось;1 4 " диаметр отпечатка; половина угла между асси— . птотами гиперболы; а - половина действительной оси. Для электрода-индентора с обраэукщей-треугольника вращения площадь 35 отпечатка оценивалась по формуле 2d 4 d з1п (4 9 g 2Rtgg (2) Где g — половина угла между равными 40 сторонами треугольника; Й - высота треугольника, Микротвердость оценивалась по формуле H =Р/S Р (3) 45 где S - площадь отпечатка. Удельное электросопротивление RS l (4) где S - площадь отпечатка; i< 1=0-h - длина участка измерения; 1(- толщина пленки; h - глубина внедрения. Анализ формул (1) и (2) .показывает, что использование формулы (l ) для Определения площади поверхности внедрения индентора-электрода вносят эаметныв искажения в результаты измереВключают механизм нагружения, при-. ведения электродов, в контакт 5, после чего с блока 8 электрических измерений определяют удельное электросопротивле ние, Далее, зная величину нагружения электрода и площадь отпечатка электрода, определяют микротвердость образца, Точность измерения отпечатка на поверхности меди, состоящий из оксидов л»еди, определяли оптически методом на основании 10 измерений отпечатка, полученного при перемещении электрода-индентора на расстоянии 1000 мкм в качестве характеристики механической и электрической прочности поверхностного слоя использовали микротвер" дость и удельное электросопротивление. Площадь отпечатка определялась по формулам для половины двуполостно го ги пер бол оид а.! 4 ний за счет многократных математических операций над диаметром отпечатка, величина которого определяется из опыта. Геометрия гиперболического электрода-инде нтор а снижает точност ь определения площади контакта, что отражается на точность определсния электрических и механических характеристик. л д табл. 2 представлены результаты актов по излучению влияния угла на точность измерений диаметра отпечатка 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 из вестную форму гиперболоида вращения и предлагаемую, образукщей которой является равнобедренный треугольник с углом при вершине, составляющим до 90 К и 160, показывао ет, что предложенная форма электрода-индентора поз воляет существенно сии э ит ь си с те мати че скую ошибку и з мер ен»п» диаметра отпечатка поверхностных слоев электропроводных материалов, преимущественно состоящих из металло16279! ксидов, органических структур и их смесей и повысить точность измерений. Одновременно более чем в 3 раза увеличивается износостойкость элек5 трода-индентора в условиях действия нагрузок, превышающих 500 МПа, sa 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 искажения рельефа поверх- 15 ности отпечатка. Упрощается и повышается точность расчета диаметра отпечатка. ° В формул а изобретения Устройство для определения физичес- э0 ких свойств электропроводиых материаТ аблиц а Характеристика устройств для определения электрических и механических свойств поверхностных слоев электропроводных мате риалов Устройство Характеристика Прототип Предлагаемое Средняя Относительвеличина ная ошибка Относительная ошибка Средняя величина l 77. 235 357 2858 3,77 900 35Х 906 1,2 10 l,l-lO 357 0,7 ЗОЛ 0,2! ЗХ! Т абли ц а2 Влияние величины угла образующей электрода индентора на точность измерений диаметра отпечатка и износ Угол образующей, град. 90 120 Характеристик а 170 70 160 Диаметр отпечатка, абсолютная ошибка измерений, мкм 8 5-2 10 5-1 14-0, 8 23-3 28-4 Диаметр отпечатка lO измерений, ласм Площадь отпечатка, мкм Микротвердость, МПа Удельное электросопротивление, оксиды меди. Омоем Линейный износ при 1000 цикл перемещений по СиО, мкм 6 6 лов, содержащее плоский электрод и электрод в вице фигуры вращения, соединенные с механизмол перемещения и нагружения 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 и органических структур и их смесей, и повышения износостойкости электрода в виде фигуры вращения, последний выполнен в вице тела вращения, образую" щей которого служат две стороны равнобедренного треугольника с углом 06, лежащим в пределах 90 ghl60 а осью вращения — противолежащая углу третья сторона треугольника. 1627916..продолжение табл. Характеристика Угол обраэукщвй, град. 9,57 5,77. 133 14Х 23Х 0,3 0,4 0,7 0,2 402. 2 Составитель В, Филатова Те хиед 11.Дндык Редактор А,Долинич Корректор N.Êó÷åðÿâàÿ Заказ 334 Тираж 378 Подписное В111ППП1 Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушсхая наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагари а, 1 1 It 11 Г ин 101 От но сит еп ьная ошибка измерения Линейный износ при 1000 циклах перемещений по Cu©0 мкм Р=9000 ИПа, V=0 1 мм/с 70 90 120 160 170
