Наконечник для измерения механических параметров материалов

 

Наконечник может быть использован в составе различных твердомеров и склерометров для измерения механических характеристик различных материалов, в том числе твердых и сверхтвердых. Наконечник изготовлен из углеродного материала - ультратвердого фуллерита, полученного на основе молекул С60, твердость которого превышает твердость алмаза, что позволяет получать достоверные значения для твердости алмаза и других, в том числе сверхтвердых, материалов. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к технике контроля материалов и изделий и может быть использовано в составе различных твердомеров и склерометров для измерения механических характеристик различных материалов, в том числе твердых и сверхтвердых.

На сегодняшний день известны наконечники для определения твердости, изготовленные из различных материалов, например алмаза. Выбор материала наконечника обуславливается тем, что его твердость должна превышать твердость исследуемого материала и в процессе измерения наконечник должен пластически модифицировать исследуемый материал. Существующие на сегодняшний день наконечники не удовлетворяют этим требованиям при измерении механических характеристик алмаза, т. к. твердость материала наконечника (алмаз) близка к твердости исследуемого материала (алмаз). В результате отсутствует возможность объективного контроля качества режущих инструментов, абразивного материала, защитных покрытий и др.

Известны наконечники для определения твердости, имеющие различную форму (пирамида, конус, шар и другие), изготовленные из различных материалов (сталь, алмаз и другие) (Григорович В.К. Твердость и микротвердость металлов, Москва, Наука, 1976).

Наиболее близким к данному изобретению техническим решением является наконечник Виккерса, изготовленный из алмаза в форме пирамиды с квадратным основанием и углом при вершине между гранями 136o. Недостатком такого наконечника является то, что при измерении твердости алмаза твердость наконечника близка к твердости исследуемого материала, что не позволяет получать достоверные значения для твердости алмаза (R.L. Smith, G.E. Sandland. J. Iron and Steel Inst., 1925, v. 1, 285).

Задачей данного изобретения является измерение механических свойств алмаза и других твердых и сверхтвердых материалов (например, кубический BN, вюрцитный BN, лонсдейлит, сверхтвердые фуллериты). Поставленная задача достигается тем, что наконечник изготовлен из углеродного материала - ультратвердый фуллерит, полученного на основе молекул C60, твердость которого превышает твердость алмаза. Поэтому твердость наконечника превышает твердость исследуемого материала, что позволяет получать достоверные значения для твердости алмаза и других, в том числе сверхтвердых, материалов.

Наконечники из ультратвердого фуллерита могут быть изготовлены тех же форм и размеров, что и алмазные наконечники, вместо которых предлагают использовать наконечники из ультратвердого фуллерита.

Использование наконечников из ультратвердого фуллерита, например в электроаккустических твердомерах, позволит измерять различные механические параметры (модуль Юнга, коэффициент вязкости и др.) сверхтвердых материалов, в том числе без разрушения поверхности.

Описанный наконечник был использован в качестве иглы зонда атомно-силового микроскопа, позволяющего идентировать и царапать поверхность с последующим получением изображения области индентирования. Применение атомно-силового микроскопа обусловлено тем, что он позволяет проводить измерения отпечатка с большей точностью, чем оптический микроскоп.

Твердость различных материалов, перечисленных в таблице, определяли одновременно методом склерометрии наконечником из ультратвердого фуллерита в атомно-силовом микроскопе (столбец "Твердость, атомно-силовой микроскоп") и с помощью стандартного твердомера ПМТ-3 с алмазным наконечником Виккерса (столбец "Твердость по Виккерсу") методом индентирования. Наконечник из ультратвердого фуллерита калибровали по эталонному образцу с известной твердостью. В качестве эталона был выбран образец сапфира. Ширина царапины в склерометрических тестах составляла около 0,6 мкм. В таблице приведены стандартные отклонения . На фигуре 1 (а, б) в качестве примера приведены изображения царапин, нанесенных наконечником из ультратвердого фуллерита в атомно-силовом микроскопе для определения твердости методом склерометрии на поверхности топаза (фиг. 1а) и грани (111) алмаза (фиг. 1б). Изображения получены в атомно-силовом микроскопе, где отчетливо видны пластические навалы по бортам царапины.

Использование наконечников из ультратвердого фуллерита, например в электроакустических твердомерах, позволит измерять различные механические параметры (модуль Юнга, коэффициент вязкости и др.) сверхтвердых материалов, в том числе без разрушения поверхности.

Формула изобретения

Наконечник для измерения механических параметров материалов, изготовленный из твердых материалов, отличающийся тем, что он изготовлен из ультратвердого фуллерита на основе С60.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к контрольно-измерительным приборам

Изобретение относится к технике контроля материалов и изделий и может быть использовано для измерения механических характеристик материалов (твердость, модуль упругости) с субмикронным и нанометровым разрешением

Изобретение относится к машиностроению и касается использования механических характеристик поверхностного слоя различных материалов методом царапания

Изобретение относится к адеструктурной технике контроля физико-механических свойств материалов и изделий и может быть использовано для определения их поверхностного механического импеданса, в частности, твердости и модуля упругости в широком спектре контролируемых и паразитных параметров

Твердомер // 2045024
Изобретение относится к средствам акустического контроля материалов и может использоваться при контроле их твердости

Изобретение относится к испытательной технике неразрушающего контроля микротвердости изделий путем вдавливания индектора электроакустического преобразователя твердости и может быть использовано для определения реологических параметров материалов с заранее неизвестными упругими свойствами

Изобретение относится к средствам измерения твердости материалов и может быть использовано при контроле формовочных материалов

Изобретение относится к контролю материалов и может быть использовано для определения их твердости

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для определения пластической твердости материалов

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к приборам для определения прочностных свойств тонкостенных объектов

Изобретение относится к средствам испытания физико-механических свойств изделий и предназначено для определения твердости абразивных инструментов

Изобретение относится к области испытания материалов, в частности к методу испытания металлов и сплавов на ударный изгиб при пониженных, комнатных и повышенных температурах

Изобретение относится к устройствам для определения структурно-механических свойств пищевых продуктов

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при измерении твердости материалов

Изобретение относится к способам определения прочности и твердости горных пород и может быть использовано в горном деле для выбора рабочих технических средств

Изобретение относится к процессу тарировки прибора для измерения твердости материалов
Изобретение относится к испытательной технике

Изобретение относится к испытательной технике

Изобретение относится к технике контроля материалов и изделий и может быть использовано в составе различных твердомеров и склерометров для измерения механических характеристик различных материалов, в том числе твердых и сверхтвердых

Наверх