Способ механических испытаний двухфазного материала

 

Изобретение относится к области исследования и анализа материалов путем определения их физико-механических свойств. Цель изобретения - повышение информативности при испытаниях двухфазных материалов с однородным распределением компонент и разными модулями упругости материала фаз путем определения объемной концентрации фаз непосредственно в процессе механических испытаний. При осуществлении способа изготовляют образцы испытуемого материала из материала одной из фаз и определяют их модули упругости. Новизна способа состоит в том, что дополнительно изготовляют образец из материала второй фазы, измеряют его модуль упругости и пористость трех образцов в идентичных условиях и находят объемную концентрацию фаз из математического выражения . Использование способа позволяет получить комплекс механических /характеристик материала в совокупности с его составом во время и в условиях испытаний . 1 табл., 1 ил. ел с

COlO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.(s»s G 01 N 3/00

Е6 — E i См

Еб — EM 1

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ*СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4890820/28 (22) 15.10.90 (46) 23.03.93. Бюл. N.. 11 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт тугоплавких металлов, и твердых сплавов (72) В,И,Князев, Г.Г.Травушкин, lO,А,Абрамов и Д.Р,Кутырев (56) Булычев С.И., Алехин В.А„Шоршоров

М.Х. и др. Определение модуля Юнга по диаграмме вдавливания индентора, Заводская лаборатория, N. 19, 1975, с.1137- 1140.

Авторское свидетельство СССР

N557292,,кл. G 01 N 3/00, 1977. (54) СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ДВУХФАЗНОГО МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к области исследования и анализа материалов путем определения их физико-механических свойств.

Цель изобретения — повышение информаСпособ механических испытаний двухфазного материала относится к области из- мерительной техники и может быть использован, например в порошковой металлургии.

Целью изобретения является повышение информативности при испытании двухфазных материалов с однородным распределением компонент и разными модулями упругости материала фаз путем определения объемной концентрации фаз непосредственно в процессе механических испытаний.

На чертеже представлена зависимость модулей упругости двухфазных материалов с одинаковой пористостью от объемной концентрации фаз с меньшим (а) и большим (б) модулями упругости соответственно. Ли1

Ы 18Î3772 А1 тивности при испытаниях двухфазных материалов с однородным распределением компонент и разными модулями упругости материала фаз путем определения o6be; ной концентрации фаз непосредственно в процессе механических испытаний. При осуществлении способа изготовляют образцы испытуемого материала иэ материала одной из фаз и определяют их модули упругости. Новизна способа состоит в том, что дополнительно изготовляют образец из материала второй фазы, измеряют его модуль упругости и пористость трех образцов в идентичных условиях и находят объемную концентрацию фаз из математического выражения. Использование способа позволяет получить комплекс механических .характеристик материала в совокупности с его составом во время и в условиях испытаний, 1 табл„1 ил. нейная зависимость модулей упругости двухфазных материалов от обьемной концентрации фаз (см.. чертеж) позволяет составить пропорции, включающие модули упругости двухфазного материала, исход.ных компонент и их объемные концентрации, а именно

Š— Ем Сб б, (2)

Еб -Ем 1 где С и Ce — обьемные концентрации фаз с меньшим и большим модулями упругости соответственно;

Еь Ем и Еб — модули упругости двухфазного материала и однофазных компонент

1803772

Поскольку очень трудно изготовить образцы из разных материалов с одинаковой пористостью, то для определения состава двухфазных материалов с реальной пористостью, измеренные модули упругости нормировали на одинаковую пористость по формуле Рышкевича

Е, = Е ехр 4р, (3) где Ер, Еи п соответственно модули упругости плотного и испытуемого материалов; р — пористость образца.

Затем по формулам (1) или (2), используя (3), находили объемные концентрации фаз, т.е. состав материала, материала с одинаковой пористостью соответственно.

Для осуществления способа изготавливают одного форморазмера образцы двухфазного материала и его однофазных компонент. Подготовленные для испытания образцы используют для определения одним из известных способов пористости и модулей упругости и по предложенным математическим выражениям рассчитывают 10 объемное содержание каждой фазы в двухфазном материале.

Пример, Для проведения механических испытаний были изготовлены образцы из двух сплавов и их однофазных компонент. В соответствии с технологией порошковой металлургии для первой партии образцов были взяты порошки карбида вольфрама (WC) и кобальта (Со), приготовлена шихта и получены образцы из однофаз- 20 ных компонент WC и Со и сплава WC-Со; для второй партии — порошки оксида алюминия AI203 и карбида титана Т1Со,97, иэ которых приготовили промышленный сплав

ВОК-71 (20 вес.% TlC и образцы из А!гОз и 25

TiCo,от. Модули упругости определяли статическим методом по диаграмме деформирования при испытании на сжатие. Для этого использовали образцы ф 10х40 мм, На образцы из WC, А!гОз и TlC и сплава ВЛК вЂ” 71 30 устанавливали тензодатчики, на остальные тензометр с базой измерения 10 мм. Испы тания проводили в соответствии с ГОСТ

25503-80 "Методы испытания на сжатие" на машине УМЭ-10ГМ при скорости перемеще- 35 ния активного захвата 0,05 мм/мин. Запись диаграммы деформирования осуществляли в случае применения тензометра на диаграммном аппарате, При использовании тензодатчика нагрузку фиксировали по силовой 40 шкале машины, а деформацию — при помощи прибора СИД-1. Модуль упругости находили по закону Гука.

Все данные по условиям и результатам механических испытаний, а также по рентгеновскому фазовому анализу (для сравнения) сведены в таблицу, Как видно, расхождения по составу (массовому), определенному предлагаемым и известным способами не превышает 2%. Следует отметить, что при использовании динамических методов определения модулей упругости погрешность определения состава может быть уменьшена в 2 — 3 раза, Использование предлагаемого способа механических испытаний двухфазных материалов обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: а) полезность определения фазового состава во время и в условиях (облучение, диссоциация и т.д.) механических испытаний по

ГОСТУ очевидно, поскольку способ прост в исполнении и широкодоступен (установок для механических испытаний в стране значительно больше, чем рентгеновских приборов и лабораторий для химического анализа), выполняется достаточно быстро— при динамических методах нагружения необходима только частота резонансных колебаний или скорость распространения звука, при статических методах — необходима только упругая часть диаграммы деформирования, Во.втором случае можно получить обширную информацию по спектру механических свойств (прочность, пластичность, деформация, модули упругости и т,д.) одновременно с фазовым составом, Погрешность определения состава предлагаемым способом не превышает + 2%. б) одинаковые условия определения состава и механических свойств делают эти данные весомыми и представительными, Особенно важно зто, например, в услови-. ях проведения радиационных испытаний или высокотемпературной диссоциации материала, когда не представляется возможным применить ни рентгеновский. ни химический методы анализа состава.

Таким образом, предлагаемый способ повышает информативность при механических испытаниях по ГОСТ двухфазных материалов с гомогенным распределением компонент и разными модулями упругости материала фаз, обеспечивая воэможность установления взаимооднозначного соответствия характеристик их механических свойств и фазового состава и исключая при этом необходимость применения дополнительных средств.

1803772

Сб 1 — CM.

Е1 — Ем

Еб — EM

Материал, условия и результаты испытаний, сравнение состава предлагаемым и рентгеновским способами

Материал с х10

Пористость, 2 к, кг в исп > кг ммз

Ео кг ммз

Концентрация, кг ммз предлагаемый рентгеновский с,1, объем см > объем вес се, вес. си, вес. вес

785 1,5

1570 3,01

2356 4>52 2,0

3142 6,01

3927 7,51

1о

WC.

ЭО

66550 72100 100

1ОО

1о

785 4,66

1178 7, 00 О

1570 9, 30

1963 11,65 21500. 21500

100

1ОО

25

1О15

18 8

29,2

81 г

70,8 го

WC-Co

31000 31000

25 эо

1О

785

7 2

12,0

92 8

1 12

88,0

25!00 25 100 вв

1О

785 4,37

1178 6,56 О

1570 8,75

1963 10,93

2 8

4,9

229000 22900

97 г

-->=

95, 1

15 го

1О

785 2,63

1178 3> 95

1570 5,26 1,5

1963 6,58

2356 7,90

37950 40300

1ОО

100

30

785 2,6 I

1178 3,91

1О

Формула изобретения

Способ механических испытаний двухфазного материала, по которому изготавливают образцы из испытуемого материала и из материала одной из фаз и определяют их модули упругости, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности при испытании материалов с однородным распределением компонент и разными модулями упругости материала фаз путем определения объемной концентрации фаз непосредственно в процессе механических испытаний, изготавливают дополнительно образец из материала второй фазы, измеря785 3,23

1178 4,85

1570 6,45

1963 S 07

2356 9,68

3,98

1178 5,97

1570 7,96

1963 9>95. ют его модуль упругости и пористость всех образцов, а объемную концентрацию фаз определяют из соотношения

Еб — Е1

5 Еб Ем где C и Сб — обьемная концентрация фаз с меньшим и большим модулями упругости соответственно;

Е, Ем и Еб — модули упругости с одинаковой пористостью соответственно.

803F72

Продолмение таблицы

Концентрация, Ф се °

«кг

>>>>2

8 х10

E »»» кг мма

Пористость, 2

Материал . ф

Р ° кг лредлагаемый рентгеновский кг

>>>>2 с, объем вес

> вес. вес. с6., объем вес

100

100

6 38300 48700

5,23

6> 53

1963

TiC

«А»

167 833

19,9 80, 1

38500 41700

В0К-71

E„

Ен

См

Е, 0 0

Редактор Т.Иванова

Заказ 1050 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород„ул,Гагарина, 101

2356

1178

1963

2356

7,83

2,88

3,88

5> 18

6>48

7,78

Составитель 10.Ерусалимский

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Густи