Дилатометр

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения коэффициента теплового расширения твердых материалов. Цель изобретения - расширение области применения за счет возможности испытания гибких и тонких образцов. Дилатометр содержит корпус, внутри которого расположены узлы крепления образца. Один из узлов закреплен на верхнем торце корпуса, а другой прикреплен через упругую мембрану к подвижному электроду емкостного датчика перемещения . Узлы крепления выполнены в виде П- образных зажимов, которые содержат на своих свободных концах пары параллельных штифтов, расположенных перпендикулярно оси корпуса. 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 25/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4806451/25 (22) 07.02.90 (46) 23.03.92. Бюл. N. 11 (71) Уральский политехнический институт им. С.M.Êèðoâà (72) С.М.Бармин, С.В,Кортов, А.А,Севастьянов и O,П.Шепатковский (53) 536,6(088.8) (56) Зисман А.Н., Качинский B.Н. Высокочувствительный дилатометр для исследования при высоких давления. — ПТЭ, 1982, N 5, с. 172-175.

Ропй., Schefzyk R, Apparatus for

measuring the thermal expansion of solids

between 1,5and 380k J. Phys F; Sci Instrum.

1983, ч. 16, К 5, р. 444-449, (54) ДИЛАТОМ ЕТР

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения коэффициента теплового расширения (KTP) твердых материалов.

Известен дилатометр, включающий корпус с узлами крепления образца и емкостной датчик перемещения, работающий по трехточечной схеме.

Недостатком данного дилатометра является ограниченность испытуемых образцов, которые должны быть массивными и жесткими.

Наиболее близким к изобретению является дилатометр, содержащий корпус, расположенные внутри него узлы крепления образца; один из которых закреплен к верх„„ Ы „„1721489 А1 (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения коэффициента теплового расширения твердых материалов. Цель изобретения — расширение области применения зэ счет возможности испытания гибких и тонких образцов. Дилатометр содержит корпус, внутри которого расположены узлы крепления образца. Один из узлов закреплен на верхнем торце корпуса, а другой прикреплен через упругую мембрану к подвижному электроду емкостного датчика перемещения, Узлы крепления выполнены в виде Побразных зажимов, которые содержат на своих свободных концах пары параллельных штифтов, расположенных перпендикулярно оси корпуса. 1 ил., 1 табл. нему торцу корпуса, а другой через упругую мембрану — к подвижному электроду емкостного датчика.

Недостатком известного дилатометра является невозможность проведения на нем измерения KTP образцов в виде тонких и гибких образцов, теряющих устойчивость из-за силового воздействия на образец со стороны узлов крепления.

Цель изобретения — расширение области применения за счет возможности использования гибких и тонких образцов, На чертеже показана схема конструкции дилатометрэ.

Корпус 1 дилатометра содержит конденсатор постоянной емкости, состоящий из

I !

К) фь.

ОО

1721489 элементов 2 и 3. Измеряемая емкость С определяется зазором d между неподвижным

4 и подвижным 5 электродами. Положение электрода 4 фиксируется контргайкой 6, Образец 7 — лента (или проволока) — помещается между штифтами 8 круглого сечения (P 0,1 мм) в П-образных зажимах 9 и 10.

Штифты 8 располагаются в отверстиях, выполненных на свободных концах зажимов, в направлении, перпендикулярном оси корпуса 1. Положение образца 7 в штифтах 8 фиксируется винтом 11. П-образное пространство 12 над штифтами позволяет концы образца оставлять свободными, тем самым исключая их влияние на тепловое расширение ячейки и уменьШая систематическую ошибку измерений, что приводит к повышению точности определения КТР тонких и гибких образцов. Длина образца определяется измерением расстояния между штифтами 8 в зажимах 9 и 10. Зажим 9 гайкой 13 жестко крепится к корпусу 1, а зажим 10 соединяется через мембрану 14 с электродом 5, при этом электрод 5 и корпус

1 электрически изолированы друг от друга слг;дой 15 и воздушным пространством

16. Мембрана 14 крепится гайкой 17 к корпусу 1 и обеспечивает соосное размещение образца без вибраций и его поступательное движение без трения в пределах 2 мм, Мембрана изготовлена из тонкой (0,04 мм) листовой бериллиевой бронзы. Растягивающее усилие (1 — 3 МПа) на образец регулируется гайкой 13 и конт. ролируется величиной емкости С.

Все детали дилатометра изготовлены из одной медной заготовки и отожжены в вакууме при 600 С в течение 4 ч. Измерения проводят в интерале низких температур 80 — 300 К.

Дилатометр работает следующим образом.

После установки образца 7 между штифтами 8 в зажимах 9 и 10 поворотом гайки 13 создается растягивающее усилие на образец (1 — 3 МПа), контролируемое величиной емкости С = (5-7) 10 Ф (т.е. зазором d между электродами 4 и 5). При этом мембрана 14 прогибается в осевом направлении вверх и в таком подпружиненном состоянии находится в процессе всего измерения. Далее дилатометр помещают в камеру (не показана) с давлением газообразного гелия 10- 20 Па. Эту камеру помещают в вакуумный кожух с давлением (1 — 2) 10з Па. В процессе нагревания или охлаждения образец, изменяя свои линейные размеры, через зажим 10 вызывает перемещение мембраны 14 в соответственно электрода 5, в связи с чем меняется ширина зазора d, что приводит к изменению емкости Л С, которое регистрируется мостом переменного тока ВМ-484 или P—

5 5079.

Средний коэффициент. теплового расширения а р исследуемого образца в интервале температур (Л Т = Tz - Т1) рассчитывается по формуле

10 го Р Ip(T2 Т1 ) где lp u rp — длина образца и радиус электрода 4 соответственно при комнатной темпе20 ратуре;

С и С вЂ” измеряемые емкости при температурах Т до Т ; у — поправка, учитывающая радиальное расширение электродов при изменении температуры от Т> до Tz;

Qcu — коэффициент теплового расширения чистой меди; а, — поправка на собственный ходячейки, определяемая в процессе калибровки устройства.

Для получения сравнительных данных коэффициента теплового расширения чис- того никеля (99,8 мас. Nl) массивного образца ф 4 мм, длина 20 мм) и образца из ленты (толщина 0,04 мм, ширина 10 мм и длина 30 мм) проведены измерения в предлагаемом и известном дилатометре, приведенные в таблице.

Как видно из данных таблицы предлагаемое устройство обеспечивает высокую точность определения KTP ленты.

Дилатометр можно использовать для изучения теплового расширения аморф45 ных лент, полимерных пленок, а также образцов в виде проволоки. Оно может быть использовано как для интервала низких температур (до 80 К), так и для высоких 300 — 1000 К. Во втором случае

50 детали дилатометра изготавливаются из нержавеющей стали, Компактность дилатометра позволяет разместить его в сверхпроводящем соленоиде и в камере высокого давления, что обеспечивает измерение таких важных физических характеристик, как магнитострикция и сжимаемость, данные о которых для гибких и тонких материалов практически отсутствуют в справочной литературе.

1721489

Составитель В.Марченко

Техред М.Моргентал Корректор С.Черни

Редактор Н.Рогулич

Заказ 948 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская íaá„4/5

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

Формула изобретения

Дилатометр, содержащий корпус, расположенные внутри него узлы крепления образца, один из которых прикреплен к верхнему торцу корпуса, а другой через упру- 5 гую мембрану — к подвижному электроду емкостного датчика перемещения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения области применения за счет возможности . испытания гибких и тонких образцов, в нем узлы крепления выполнены в виде П-образных зажимов, содержащих на свободных концах пары параллельных штифтов, расположенных перпендикулярнО оси корпуса.