Криостат для исследования эффекта памяти формы

 

Союз Советских

Социалистических

Респубики

О (6l ) Д (22) 3 с прис

Гаеуаерстееииый комитет

CCCP ао делан изеоретеиий и открытий (23) П

О.(72) Автор изобретения

М. М. Медюх (71) заявитель (54) КРИОСТАТ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТА

ПАМЯТИ ФОРМЫ

Изобретение относи-.ся к области юмерйтельной техники и может быть использовано для исследования эффекта памяти формы (ЭПФ), Известна конструкция криостата для юучения ЭПФ, в которой образец устанавливается в прибор таким образом, что усилие груза, передаваемое. через капроновую нить и тягу с роликом, прижимает его к опорам. Изменяя величину груза, можно изменять напряженное состояние, а следовательно, и максимальное напряжение, действующее в точке приложения

1О силы. При этом образец расположен в верхней части емкости, заполненной жидким азотом, имеющей возможность перемещаться в sepatкальном направлении (11

К недостаткам такой конструкции следует

1S отнести невозможность обеспечения работоспособности в широком диапазоне температур и невозможность визуального наблюдения эа поведением образца в процессе восстановления формы.

Известен также криостат, в котором для повышения точности оптических измерений в широком диапазоне температур, держатель образца

2 выполнен в виде двух коаксиальных теплоизоляционных труб (2}.

К недостаткам указанного криостата следует отнести невозможность обеспечения работоспособности в широком диапазоне температур и плохое удобство при исследованиях.

Цель изобретения — обеспечение работоспособности в широком диапазоне температур и удобства исследований.

Для этого криостат снабжен кварцевой трубкой, охватывающей нимапою часть емкости и верхнюю часть держателя, и нагревательным элементом, расположенным на кварцевой трубке, а держатель выполнен С-образным и смещен относительно оси смотровых окон.

На фиг. 1 юображен криостат, (продольный разрез); на фиг. 2 —,изображение в аксонометрии вместе с источником света и экраном.

Криостат состоит ю вакуумной камеры,1, патрубка 2, который соединен гибким шлангом с источником вакуума. Во внутренней центральной части камеры 1.расположена охватываемая герметичная емкость 3 для хладагента 4, например жидкого азота. Патрубок емкости 3 гер887890 метично соединен с верхней крышкой 5, герметично закрывающей своей периферией верхнюю часть камеры 1. Кроме того, в крышке 5 установлен переходник 6, в центральном отверстии которого проходят провода, связывающие горячий спай термопары, контактирующей с образцом (термопара на фиг, 1 не показана), и нагревательный элемент с измерительной аппаратурой. В противоположных стенках прямоугольной камеры 1 имеются прозрачные окна 7 из зака- >в ленного стекла. Нижняя (донная) часть емкости

3 охватывается кварцевой трубкой 8 с расположенным снаружи нагревательным элементом.

Нижней частью кварцевой трубки 8 охватываетсй верхняя, завинченная в дно емкости 3, цилиндрическая часть держателя 9, изготовленного из меди. Данный держатель имеет С-образную форму, причем боковая часть, держателя смещена относительно оси окон 7, по которой располагаются сменные образцы 10 из исследуемых материалов.

Образцы 10 фит..сируются на держателе 9 прижимной планкой 11, Напротив боковой части держателя со стороны образца 10 смонтирован д перпендикулярно к оси окон шток.деформатор

12, правый конец которого вращательно-подвижно соединен с дном чашеобразной гайки 13, связанной с внешней резьбой неподвижного винта 14. К внутре1 нему торцу этого винта припаян гофрированный кожух (сильфон) 15, второй конец которого а алогичным образом связан с периферией промежуточного фланца на штоке 12.

Кроме вышеописанного к дну камеры 1 прива. рена стойка 16 для соединения криостата с под35 ставкой 17 (фиг 2)

Сущность работы криостата заключается в следующем.

Исследуемый образец 10 в виде пластинки размерами, например, 20х2х0,3 ммз с помощью прижимной планки 11 и винта жестко закрепляется в держателе 9 в вертикальном положении так, чтобы примерно половина его длины находилась выше верхнего уровня рабочей части держателя 9.

4$

Криостат с заправленным в держателе образцом герметизируется путем скрепления болтами верхней крышки 5 с фланцем корпуса камеры

1 через резиновую/прокладку и вакуумируется с помощью вакуумйой установки, состоящей иэ паромасляного диффузионного и форвакуумного

56 насосов (на фиг. не показаны).

Заливка жидкого хладагента осуществляется с помощью воронки через открытую часть патрубка емкости 8.

Охлажденный до температур ниже температур мартенситных превращений образец 10 деформируют путем изгиба при давлении на него штока-деформатора 12, который перемещается в направлении образца навинчиванием гайки 13 на винт 14, Измерение температуры образца осуществляется с помощью вольтметра В7 — 21 или потенциометра, например ПП вЂ” 63, и термопарой, горячий спай которой приведен в соприкосновение с исследуемым образцом 10, а холодный термостатируется вне криостата. При постепенном испарении жидкого хладагента 4 происходит увеличение температуры образца 10.

По достижении температуры начала обратного

-мартенситного превращения начинается восстановление первоначальной (до деформации) формы образца. Процесс восстановления формы можно наблюдать визуально через прозрачные стеклянные окна.или на экране 18, на котором с помощью оптической системы (на фиг. не показана) проецируется увеличенное изображение

19 образца 10, что позволяет повысить чувствительность и точность измерений, а также исследовать кинетику ЭПФ.

Нагрев образца выше комнатной температуры при необходимости можно осуществить . с помощью нагревателя, расположенного снаружи кварцевой трубки 8, Повышая мощность нагревателя, можно увеличивать температуру образца до температур, верхний предел которых ограничивается температурами плавления конструкционных материалов криостата.

При последующем охлаждении можно исследовать кинетику обратного ЭНФ.

Таким образом, данный криостат, позволяющий наблюдать и исследовать кинетику ЭПФ, также дает возможность определять параметры

ЭПФ в широком интервале температур, в кото-ром лежат температуры восстановления формы образцов практически всех известных формоэапоминающих материалов.

Формула изобретения

Криостат для исследования эффекта памяти формы, содержащий вакуумную камеру со смотровыми окнами, емкость для хладагента, расположенную в камере, и держатель для закрепления образца, расположенный. под емкостью,отличающийся тем,что,с целью обеспечения работоспособности в широком диапазоне температур и удобства исследований, он снабжен кварцевой трубкой, охватывающей нижнюю часть емкости и верхнюю часть держателя, и нагревательным элементом, расположенным на кварцевой трубке, держатель выполнен

С-образным и смещен относительно оси смотровых окон.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. "Физика металлов и металловедение", . 1975, т. 39, вып..5, с. 1037-1043.

2. Авторское свидетельство СССР К 702220, 1кл. F 26 О 3/10, 1979 (прототип).

887890

Составитель Г. Катенев

Техред Е.Гаврилешко

Корректор, Л. Бокшан

Редактор О. Филиппова

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4

Заказ 10707/8 Тираж 569

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

114335, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5