Материал для изготовления чувствительных элементов высокотемпературных тензорезисторов

 

О П И С A Н И Е,?50268

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Соцмалистнческик

Республик (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 19.01.78 (21) 2570393/25 28 (54)М. Кл.

G. 01 В 7/18 с присоединением заявки М

Гасударственный комитет (23) Приоритет до делам нзобретеннй и открытнй

Опубликовано 23.07.80. Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 25 .р7.8р (53) > Д К 531.787. .913:681.2. .083(088.8) Л. М. Гольдштейн, М. М..Мирзабаев, Х. Розиков и Ш. А. Хайруллаев (72) Авторы изобретения

Физико=технический институт АН Узбекской CCP и Особое конструкторское бюро при физико-техническом институте

АН Узбекской CCP (7 1) Заявители (54) МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ

ЭЛЕМЕНТОВ ВЫСОКОТЕМ1ЮРАТУРНЫХ ТЕНЗОРЕЗИСТОРОВ

Изобретение относится к измеритель ной технике, а именно к устройствам для измерения деформаций твердых тел, используюших изменение электрического сопротивления чувствительного элемента.

Оно может бьггь использовано в электрических тензометрах для измерения механических напряжений и деформаций в де- талях и конструкциях, работаюших при высоких температурах.

Известны полупроводниковые материа1О лы, например. германий, кремний и другие, которые используются в качестве материала для чувствительных элементов тензорезисторов (1)

Недостатком известных полупроводниковых материалов является невозможность их использования при температурах свыше 250-270 С, так как их тензочуво ствительность, высокая при нормальных температурах, сильно падает с ростом температуры. Кроме того, при высоких температурах они сильно окисляются на открытом воздухе, что не обеснечиваеч

2 стойкости тензорезисторов и стабильности их метрологических .характеристик в процессе длительных испьгтаний.

За последнее время в качестве материала для чувствительных элементов высокотемпературныхх тензорезпсторов применяют карбид кремния гексагональной структуры — ос S i С (6Н). Его тензочувствительность остается удовлетворио тельной при температурах до 1000 С, он стоек в окислительной среде вплоть до температуры 1500 С 12 .

Однако карбид кремния — дорогостоящий материал, это значительно увеличивает стоимость экспериментальных исследований и промышленных испьгганий прочностных свойств деталей машин и элементов конструкций.

Целью изобретения является снижение затрат на экспериментальные исследования и промышленные испьггания прочностных свойств машин и конструкций при высоких температурах.

3 7502

Это достигается применением в качестве материала для изготовления чувствительных элементов высокотемп ературHbR тензорезисторов.

Феррит обладает тензочувствитепьностью порядка 60-80 в диапазоне тем° е ператур 0-800 С, он стоек к окислению на открытом воздухе до 900 С. Феррито дешевый материал стоимостью порядка десятков рублей за килограмм .. 0

На фиг. 1 показана установка для испьпания образцов чувствительных элементов; на фиг. 2 — график испытаний.

Образцы чувствительных элементов для испытаний изготовляют из феррита марки 15

400 НМ в виде параллелепипедов со средними размерами 17.х2,5х1,3 мм, и.х пав верхность шлифуют, полируют и протирают спиртом. Место для двух электрических выводов у концов образцов смазывают 20 сусценэией на спиртовой основе из равных частей порошка серебра и окиси меди.

После этого образцы нагревают до расплавления твердых компонентов суспензии. (1000-1100 С), а затем охлаждают до нормальной температ„ры. К полученным проводящим поверхностям с помощью эпектрической сварки прикрепляют контактные электрические выводы из никелевого провода. Измерительная база таких чувст- З0 витальных элементов составляет в среднем 12,5 мм.

Испытания изготовленных чувствительных элементов проводят на установке (см. фиг. 1), представляюшей собою балку 1 равного сопротивления, жестко закрепленную в стойке 2 и нагружаемую грузом 3. Чувствительный элемент 4 из феррита крепится на балке 1 с помощью цемента. Нагружая балку 1 различными 4о грузами 3 при различных значениях окружающей температуры и измеряя сопро тивление между электрическими выводами

5, можно определить основные характеристики феррита, которые необходимо знать 4 для его применения в качестве материала

NIH чувствительных BnBMBHTQB высокотеми ературных тенэорезисторов, На фиг. 2 приведена зависимость относительного изменения сопротивления 50

12,4.10 /С

Формула изобретения

Применение феррита в качестве материала для изготовления чувствительных элементов высокотемпературных тензорезисторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Тензометрия в машиностроении.

Справочное пособие под ред. Макарова Р, А„М., Машиностроение, 1975, с. 56, табл. 3.

2. Рапацкая И. В. Карбид кремния— новый материал для высокотемпературных тензопр еобразоватan ей;" Измерения, контроль, автоматизация", М., БНИИТЭИ приборостроения, 1975, вып. 2, с. 52-58 (прототип) .

68 4 одного иэ образцов феррита от относительной деформации при нормальной температуре. Для сравнения приведены такие же зависимости для карбида кремния и фосфида галлия.

Основные характеристики феррита

400 НМ как тензочувствительного материала при 800 С.

Удельная электропроводность 28,8 ом см

Относительная деформация 6. 10

Т е нзочувствит епьность 65

Температурный коэффициент сопротивления

Температурный коэффициент тензочувствительности

10-4 /ОС

Применение феррита в качестве материала для изготовления чувствительных элементов высокотемп ературных тензореэисторов даст большой экономический эффект, во-первых, благодаря дешевизне феррита, а, во-вторых, благодаря тому, что технология производства чувствительных элементов из феррита проста и близка к технологии производства ферритовых чувствительных элементов для термисторов.

750268

6 axte<

Составитель Ю. Востриков

Редактор Л. Народная Техред A. Куликовская Корректор И. Муска

Заказ 4618/31 Тираж 801 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Разыская наб., a. 4I5

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