Устройство для испытания образцов керамических материалов на изгиб Советский патент 1983 года по МПК G01N3/20 

Изобретение относится к испытатеаьвой технике, в частности к устройствам для испытания образцов керамических материалов на изгиб. Извести) jrcrpoflcTBO для испытания обрааиов керамических материалов на изгиб, содержащее основание, закреппенный на нем полый нагреватель, размещенные внутри него опоры для крепления испытуемого образца, пуансон и нагружатепь 1 3Наиболее близким к предпагае ому по техничеасой сущности и достигаемому результату является устройство для иопытания образцов керамических материалов на изгиб, содержащее основание, закреппеншлй на нем термостатируемый корпус, размещенные внутри него цилиндрический полый нагреватель с расположен№1ми в нем опорами из керамического материала для закрепления испытуемого образца, нагруясатель, пуансон из керамического магериатш, прибор для измерения термо-ЭДС и связанные с ним термопары 2 J. Общим недостатком указанных устройств является низкая точность испытаний, обусловленная наличием градиентов температуры в образцах, что вызывает . перераспределение кислорода в образце керамического материала, вследствие чег , изменяются его прочностные свойства. Цель изобретения - повышение точнос ти испыташ1й. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для испытания образцов керамических материалов на изгиб, содержащем основание, закрепленный на нем термостатируемый корпус, размещенные вкутри него циттндрический попый нагреватель с расположенными в нем опорами для закрепления испытуемого образца, на гружатель, пуансон, прибор для измерени термо-ЭДС и связашые с ним термопары пуансон и опоры выполнены из материала обладающего собственной ионной проводимостью, а устройство снабжено связанной с нагружателем керамической втулкой со ступе 1чатым осевым отверстием, в более широкой части которого установлен пуа№сон, керамическим опорным элементом, установпенш ш на основании и HMeKrairosi два продольных отверстия, в которых установлены опоры, двумя дополнительными нагреватепями, выполненными в виде плас ТИ1, установленных на обращенных один к другому торцах втулки, и опорного элемента, термопары установлены в отверстиях Бтугаск и опорного элемента и закреплены у оснований пуансона и опор с возможностью поочередного подключения эпекгродов к прибору для измерения тер. мо-ЭДС. На чертеже изображена схема предлагаемого устройства. Устройство для испытания образцов керамических материалов на изгиб содерк жит основание 1, закрепленнь й на нем термостатируемый корпус 2, размешенные внутри него цилиндрический полый нагреватель, выполненный в виде керамической трубы 3 с навитой на нее спиралью 4. Внутри трубы 3 размещены керамическая втулка 5, связанная через шток 6 с нагружателем (не показан), и керамический опорный элемент 7, уста новленный одним своим торцом на основании 1. Во втулке 5 выполнено ступе чатое осевое отверстие 8, в более широкой части которого установлен пуансон 9, выполненный в виде заостренного стержня из материала, обладающего собственной ионной проводимостью, например, из Z O2ИЛИ TtiO. В опорном элементе 7 выполнено два продольных ступенчатых отверстия 10 и 11, в более широкой части которых установлены опоры 12 и 13, выполненные также в виде заостре ных стержней из того же материала, что и пуансон 9. Допрлнительные нагреватели 14 и 15, выполненные в виде пластин, установлень на обращенных один к другому торцах втулки 5 и опорного элемента 7 и соединены с источником питания (не показан). Термопары 16-18, установленные в отверстиях 8,10 и 11 опорного элемента 7 и втулки 5, закреплены у оснований пуансона 9 и опор 12 и 13 и подключены к потенциометру 16 для регистрации температуры материала опор 12 и 13 и пуансона 9, а по ододрому электроду термопар 17 и 18 подключены через переключатель 19 к пр1ибору 20 для измерения термо-ЭДС, например ампервольтметру. Термопара 21, служащая для измерения температуры образца 22, закреплена вблизи него и подключена к свободному канапу потенциометра 16. Устройство работает следующим образом. На опоры 12и 13 устанавливают испытуемый образец 22, герметизируют корпус 2 и создают в нем низкое па{ циальное давление кислорода для предотвращения окисления образца 22. Включают спираль 4 и нагревают образец 22 до заданной температуры, которую контролируют с помощью термопары 21.

Термопары 16-18 при гом показывают температуру нагрева материала опор 12 и 13, а TatuKe пунсона 9. Если на термопарах 16-18 наблюдают различие температур, то смешением керамической тру&1 3 вдоль ее оси находят область, в которой термопары 16-18 показывают одинаковую температуру. Затем переклку чателем 19 подключают по одному электроду те{Ж10пар 17 и 18 к прибору 20 для измерения термо-ЭДС, в результате чего образуется электрическая цепь электрод термопары 17 - ионный проводник материала опоры 13 - образец 22 - ионный проводник материала nyafrсона 9 - электрод термопары 18и прибор 20 для измерения термо-ЭДС. При наличии градиента температура.: между опорой 13 и пуансоном 9 в испытуемом образце 22 происходит термодиффузия ионов кислорода и перераспределение электрического заряда при этом возникает термо-ЭДС, величина которой определяется типом материалов образца 22, опор 12 и 13 и пуансона 9. В этом случае прибор 20 покажет разность теримо-ЭДС, развиваемых между опорой 13 и образцом 22, которая будет тем выше, чем больше градиенты температуры концентрации кислорода в образце 22. В месте контакта нагретого керамического образца 22 с опорой 13 и пуансоном 9,

изготовленными из материала, обладающего собственной ионной проводимостью, развивается термо-ЭДС значительно более

высокая, чем в термопарах 16-18, и

следовательно, даже при небольших градиентах температуры 10-15 К между опорой 13 и пуансоном 9 интервал изменения термо-ЭДС будет бопее знач№ тепьным, что позволяет с высокой точ-

востью контролировать изменение температуры по сечению образца 22 при проведении испытаний. При наличии градиента температур по сечению образца 22 включают дополнительные нагреватели 14

и 15 и выравнивают температуру по сечению образца, в результате чего разность термо-ЭДС между контактами опо- . ры 13, пуансона 9 и образца 22 будет равна нулю. Это означает отсутствие

градиента температуры в образце 22, а также отсутствие локальных градиентов содержания кислорода в испытуемых керамических материалах. После устранения температурных градиентов в образце

22 включают нагружатель и регистрируют параметры разрушения образца 22, по которым судят о прочности материала.

Устройство позволяет повысить точность испытаний керамических материалов за счет устранения градиентов темпе ратуры и кислорода в испытуемых образцах.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТА НИЯ ОБРАЗЦОВ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ НА ИЗГИБ, содержащее основа-, ние, закрепленный на нем термостатируе мый корпус, размешенные внутри него цилиндрический полый нагреватель с положенными в нем опорами для закрепления испытуемого образца, нагружатель, пуансон, прибор для измерения термо-ЭДС В связанные с ним термопары, о т л ч a ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности испытаний, пуансон и ; опоры выполнены из материала, обладак щего собственной ионной проводимостью, a устройство снабжено связанной с нагружателем керамической втулкой со CTJ пенчатым осевым отверстием, в более широкой части которого установлен nyateсон, керамическим опорным элементом, установленным на основании и имеющим два продольных отверстия, в которых уоi тановлены опоры, двумя дохюлнительными нагревателями, выполненными в виде (Л пластин, установленных на обращенных один к другому торцах втулки, и сяюрноС : fo элемента, термошры установтшны в отверстиях втулки и опорного элемента и закреплевъ у оснбва ний пуансона н опор с возможностью поочередного под. ключе НИЯ Электродов к прибору для взме термо-ЭДС.. 00 ч1 о