Способ определения коэффициента диффузии газовв металлы

 

О П И С А Н И Е 249032

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 20.XII.1967 (¹ 1204441/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 18,VII.1969. Бюллетень № 24Дата опубликования описания 22.XII,1969 Кл. 42l, 13/04

Номитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

МПК G Oln ДК 533.15(088.8)

539.219.3 (08 88) ф: ь ..., К. И. Лобачев, В. С, Баталов и Л. Н. Линник „,.; . ;... *.

Всесоюзный научно-исследовательский и экспериментальный институт по переработке химических волокон

Лвторы изобретения

Заявитель

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ ГАЗОВ

В МЕТАЛЛЫ (Д l (g) 2 P -. /()

4 Ihl- / 1 4(Р где Л/ (i)—

Л/,— удлинение в момент времени /, предельное удлинение тела длины

l при изменении в нем концентрации растворенного газа на величину ЛС, 15

Предлагаемый способ предназначен для определения коэффициента диффузии газов в металлы для целей исследования в области физики металлов, металловедения и др.

Известные способы определения коэффициента диффузии газов в металлы, например, по измерению концентрации примесей в различных частях внутри образцов и изменение концентрации во времени обладают ограниченной точностью и довольно сложны в осуществлении.

По предлагаемому способу производят измерение изменения под действием процесса диффузии геометри!еских размеров образца во времени и по величине изменения размеров определяют коэффициент диффузии. Это достигается более простыми средствами и позволяет увеличить точность измерений.

Описываемый способ заключается в следующем. Каждому значению концентрации растворенного газа в каком-либо микрообъеме твердого тела при прочих неизменных термодинамических параметрах соответствует определенное равномерное расстояние между ато(молекулами) Tera, Таким образом, если имеет место изменение концентрации газа в объеме тела, связанное с процессом диффузии, втожно связать скорость этого изменения, определяемого коэффициентом диффузии

0, со скоростью изменения линейных размеров тела, Теория способа определения коэффициента диффузии D, примененная к растворению газа в полубесконечном теле призматической формы, при отсутствии источников газа внутри тела позволяет вывесги следующее соотношение

Al= е = — относительное предельное удлине1 ние, отвечающее окончанию процесса.

В используемых методах определения величины D приходится прибегать к трудоемким и довольно неточным измерениям концентрации растворенного газа в образце. Привлечение интерференционно-оптической методики для определения Л/ в силу ее исключительной чувствительности и точности (разработанные в настоящее время методы модуляционной интерферометрии позволяют фиксировать измео

З0 пение размеров тел до O,IA) представляется более целесообразным, так как позволяет упростить последовательность операций и повысить точность измерений.

В целом последовательность операций нри осуществлении описываемого способа следующая. У исследуемого металлического образца призматической формы измеряют первоначальную длину, после этого образец приводят в контакт с изучаемым газом. В произвольный момент времени t измеряют удлинение образца, обусловленное процессом диффузии. Выбираемый моменг времени должен быть таким, чтобы начавшееся в результате диффузии изменение размеров образца стало доступным измерению, принятому для осуществления способа средствам контроля размеров образца;

Не следует выбирать момент времени t также слишком большим, когда процесс диффузии будет близок к насыщению. Последней операцией в предлагаемом способе является измерение предельного удлинения образца. Это измерение осуществляют по истечении промежутка времени, величина которого выбирается в зависимости от допускаемой точности определения коэффициента диффузии. Например, если коэффициент диффузии необходимо измерить с точностью 2а/>, то в соответствии с приведенной формулой (1) необходимо последнюю операцию измерения произвести в момент времени, когда замеряемое удлинение

249032

4 будет отличаться от предельного на 10/о.

После осуществления указанных вспомогательных и измерительных операций искомьш коэффициент диффузии рассчитывают по формуле (1), или же определяют по номограммам, оформленным с использованием этой формулы.

Следует особо отметить, что пока изменение концентрации будет наблюдаться по всей толщине материала, выведенные соотношения верны для тел конечных размеров; интерференционно-оптическая методика, примененная в предлагаемом способе, позволяет определить коэффициент б линейного расширения тела

15 под действием повышения концентрации растворенного газа, т. е. представляется возможным измерять как D, так и о.

Предмет изобретения

Способ определения коэффициента диффузии газов в металлы с помещением исследуемого образца в газовую среду, отличающиася тем, что, с целью повышения точности и упро25 щения определения величины коэффициента диффузии, производят измерение изменения под действием процесса диффузии геометрических размеров образца во времени и по величине изменения размеров определяют коэф30 фициент диффузии.

Составитель М. В. Пантелеев

Редактор Т. В. Данилова Техред А. А. Камышникова Корректор С. М. СигаЛ

Заказ 3423/11 Тира>к 480 Подписное

ЦНИИГ1И Кочптста по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва 5К-35, Раушская наб., д. 4t5 (ипограЧ ин., пр. Сапунова, 2