ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Различные виды высокотемпературных методов и установок из "Установки для высокотемпературных комплексных исследований " По классификации В. Д. Кинжери [90] имеется пять основных методов определения коэффициентов расширения 1) дилатометрический, 2) метод с применением прецизионного микрометрического телескопа, 3) интерферометрический, 4) метод измерения объема и 5) рентгеновский. Из них наиболее распространены при исследовании различных материалов дилатометрический и микрометрический методы. В последнее время все шире применяется рентгеновский метод. [c.42] Для температур до 100—1100° С уже давно имеются простые надежные, точные, и часто, саморегистрирующие приборы для измерения изменения размеров для более высоких температур имеющиеся приборы более сложны и редко являются самопишущими. [c.42] Интерферометрический метод является в настоящее время наиболее точным. Этот метод заключается в следующем. Если две поверхности поместить параллельно на небольшом расстоянии друг от друга и осветить их, то возникают интерференционные полосы вследствие отражения от двух поверхностей, совпадающие или несовпадающие по фазе. Если одну из поверхностей перемещать относительно другой, то будут перемещаться и интерференционные полосы. Эти перемещения связаны между собой расчетными формулами. Важным преимуществом интерферометри-ческого метода является возможность измерений весьма малых по толщине объектов (менее 3—5 мм), что позволяет использовать метод для исследований эмалей, глазурей, а также различных кристаллов и других образцов, которые вследствие малых размеров нельзя исследовать другими методами. Во многих случаях метод является недостаточно точным, особенно при фотографической записи показаний. Основное неудобство метода заключается в том, что измерения на интерферометре требуют высокой квалификации исследователя и не свободны от случайных ошибок, связанных с вибрацией, изменением положения образца и т. д. При использовании кварцевых дисков температурные возможности методики ограничены (до 1000° С). При более высоких температурах можно применять диски из других материалов, например из сапфира. [c.43] Известен интерференционный дилатометр, позволяющий измерять смещения 10 мм и меньше [23]. Измерения производят непосредственно в длинах волн спектральной линии. Дилатометр может найти применение (кроме измерения температурного коэффициента, линейного расширения) для измерения величин ма-гнитострикции и электрострикции, пьезоэлектрического модуля — особенно в тех случаях, когда нужно использовать образцы небольших размеров. [c.43] В различных лабораториях разработаны самые разнообразные конструкции дилатометров, однако лучшим материалом для изготовления стержней должен быть признан кварц, поскольку только этот материал имеет низкий и постоянный коэффициент термического расширения. Однако кварц можно применять лишь для нагрева до 1000° С. Для более высоких температур следует воспользоваться другими материалами, например корундом (в восстановительной атмосфере можно использовать графитовые стержни, а также молибден, вольфрам, тантал). [c.44] В случае высокотемпературных измерений значительные трудности возникают не только при выборе материала эталона, но также и материала держателя образца. Все же сапфир, графит и металлы с высокой температурой плавления (молибден, вольфрам) являются наиболее приемлемыми для этой цели. [c.44] Одним из основных достоинств стержневых дилатометров является простота осуществления записи кривой, характеризующей превращения в образце в зависимости от температуры, например фотографическая запись [38]. [c.44] В других конструкциях стержневых дилатометров [42, 90] изменение длины образца регистрируют при помощи циферблатного индикатора. При этом можно производить киносъемку положения стрелки индикатора. Установка, измерительное устройство которой изображено на рис. 12, позволяет также производить измерение расширения образца под нагрузкой. [c.44] При исследовании материалов, подверженных окислению, необходимо либо производить нагрев в токе инертного газа, либо использовать герметичную аппаратуру. В дилатометре для измерений в вакууме вся дилатометрическая система, состоящая из трубки с образцом и подставки с индикатором, изолирована от окружающей атмосферы стеклянным колпаком, установленным на плите на резиновой прокладке, лежащей в кольцевом пазе [124]. Для нагрева образца снизу на реакционную кварцевую трубку надвигают печь сопротивления. При этом образец объязательно располагают в зоне равномерной температуры печи. [c.44] Дилатометр, работающий в инертной атмосфере при температурах до 2000° С, описан в работе [240]. Некоторые методы измерения термического расширения материалов в защитной газовой атмосфере приводятся в статье [24]. [c.44] Принципиальным недостатком дилатометрического метода может оказаться то обстоятельство, что увеличение или уменьшение объема образца при нагревании гасится упругими напряжениями матрицы. Менее принципиальные недостатки связаны с несовершенством сушествующих конструкций, качеством применяемых материалов и методикой исследований. Наиболее характерными из них являются сжатие образца на торцах при высоких температурах под воздействием передающих термическое расширение стержней нескомпенсированность теплового расширения подвергающихся нагреванию деталей дилатометра, находящихся в зоне нагрева недостаточно высокая точность определения температур неравномерный нагрев образца и др. [c.45] До настоящего времени методику дилатометрических исследований нельзя признать достаточно разработанной для температур выше 1000—1100° С. Кроме того, применение эталона является источником дополнительных погрешностей. [c.45] Среди безэталонных методов нашел широкое применение микрометрический метод, который является наиболее прямым из имеющихся в распоряжении исследователей методов определения коэффициентов расширения. Он позволяет непосредственно наблюдать за длиной образца при различных температурах. При правильном применении он дает достаточно точные результаты. [c.45] Микрометрический метод отличается 1) отсутствием упомянутых выше недостатков, свойственных дифференциальным дилатометрам 2) несложной экспериментальной техникой 3) возможностью в ряде случаев варьирования атмосферой испытаний. [c.45] Применяется установка, основанная на абсолютном методе измерения термического расширения Конический образец помещают вертикально в криптоловой печи, с помощью оптического компаратора фиксируют положение концов образца через отверстия в стенке печи и производят наблюдение за их перемещением. [c.45] Оптический компаратор позволяет наблюдать в одном и том же окуляре положение обоих концов измеряемого образца. Отклонения при повторных измерениях не превышают 0,04% от начальной длины образца при нагревании до 1700° С (в описанном выше дифференциальном дилатометре средняя погрешность определения составляет не менее 0,05% при температурах не выше 1100° С). [c.46] Образец изготовляют в виде цилиндра диаметром 50—52 мм с четкими торцовыми поверхностями. На нижнем торце образца для удобства замеров выпиливают и-образный вырез. [c.46] Для получения более высокой точности печь и катетометр установлены на плитах, жестко закрепленных в стене. В этой установке измерения изменений размеров образца можно производить также и под нагрузкой, поскольку сверху образец позволяет приложить нагрузку при помощи какого-либо стержня. [c.47] В этом случае для точных замеров необходимо сделать и-образ- ный вырез и сверху образца. [c.47] Для проверки повторяемости показаний оптического катетометра были проведены многократные измерения положения верхнего и нижнего концов образца при подъеме температуры. Результаты измерений приведены в табл. 5. Относительная ошибка измерения составила не более 0,04% при исходной длине образца /исх 55 мм. [c.47] Вернуться к основной статье