Образец для определения прочности спая стекла с металлом Советский патент 1990 года по МПК G01N19/04 

Изобретение относится к испытаниям соединений разнородных материалов, в частности к спаям стекла с металлом, и может быть использовано при конструировании и разработке технологии металлостеклянных и металлокера- мических соединений, применяемых в электронных, электровакуумных и электротехнических приборах.

Целью изобретения является повышение достоверности определения и увеличения номенклатуры испытуемых материалов путем уменьшения напряжений в спае, материалов с разными коэффициентами термического расширения.

На чертеже представлены схема образца и разрез А-А.

Образец изготавливают следующим образом.

Составляют смесь из порошков стекла и металла с размерами частиц от 40 до 100 мкм, взятых в количествах:

стеклопорошок 70 - 85, а металлический порошок 15 - 30% от общего об - ема смеси. Образец, представляющий собой агломерат из спеченой смеси, изготавливают в форме кольца, причем размеры кольца выбирают из соотношения R0/h$ 5, где R0 - средний радиус кольца, h - ширина кольца. При гранулометрическом составе порошков в указанных пределах размеров частиц обеспечивается равномерное распредет ление частиц металла в массе стекла и достаточно высокий показатель упаковки. При такой дисперсности порошков сохраняются условия для нормального удаления органической связки при обжиге образца.

При выбранном количественном соотношении компонентов обеспечивается полный охват слоем свободного стекла каждой частицы металла. Причем для исследуемой пары стекло - металл,

(Л

с

ел

СП

го

о vl

СО

которая имеет сильно различающиеся коэффициенты термического расширения, применяют компоненты в соотношении

с 8,5 , .,.,,,

- -, (для согласованной пары

м 7

можно использовать соотношение - тг

м J

где с - стекло, м - металл).

Перед смешиванием порошки стекла и металла подвергают обработкам, принятым в электровакуумном производстве. Образец выполняют в виде кольца, отношение среднего радиуса RQ кривизны которого к ширине h равно или меньше 5. Для кольца хорошо обеспечивается направленность усилия разрыва в плоскости, проходящей через ось и симметрии образца, и тем самым сохраняются одинаковые условия испытания для всех образцов, что повышает воспроизводимость результатов испытания. Соотношение RQ/h 5 характеризует кодьца, которые при небольших наружных диаметрах имеют большую площадь поперечного сечения.

Пример. Определяют прочность сцепления электровакуумного стекла С93-1 с медью марки MB. Спаи этих материалов широко используются в электровакуумном производстве и известны как впаи платинитовых выводов в стеклянные колбы (эти материалы представляют интерес из-за большого различия коэффициентов термического расширения равного 72x10 °С . Дпя изготовления образцов используют оплавленные медные опилки и стеклопорошок с размерами частиц от 40 до 100 мкм. Подготовку медного порошка осуществляют следующим образом. После обезжиривания и промывки в деионизированной воде порошок высушивают и отжигают в вакуумной печи при 930±10 С с выдержкой в течение 30 мин. Для сравнения готовят две партии образцов с окисленной и чистой поверхностью меди. Окисляют медный порошок на воздухе в муфельной печи при 800°С в течение 15 мин. Порошки меди и стекла требуе

5

0

5

0

5

0

5

мой дисперсности выделяргг просеиванием через два сита 01 и 004,

Смесь порошков готовят в соотношении стекло к металлу, равном 4:1. При известной керамической технологии готовят пресс-композицию, формование и спекание образцов в форме колец. Испытание образцов на разрыв проводят на машине типа МРП-0,5-1.

Для каждого образца фиксируют усилие разрыва (Р) и подсчитывали площадь, занимаемую частицами меди в зоне разрыва (Fcn ). Рассчитывают прочность спая стекла с металлом и прочность чистого стекла (Гст . Образцы из чистого порошка готовят и испытывают по предлагаемой методике.

Прочность сцепления стекла С93-1 с медью МБ характеризуется следующими средними значениями нормальных напряжений: с окисленной поверхностью 26,5 МПа;gc неокисленной поверхностью 16,7 МПа. Прочность на разрыв чистого стекла (GC1) 33, 2 МПа, Среднеквадратичное отклонение значений прочности в партиях не превышает А(ГСО +2,36 МПа.

Формула изобретения

1 . Образец для определения прочности спая стекла с металлом, выполненный в виде агломерата из спеченой смеси.порошков стекла и металла, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности определения путем уменьшения напряжений в спае и увеличения номенклатуры испытуемых материалов, количества стек- лопорошка и металлического порошка в агломерате составляют соответственно 70 - 85 и 15 - 30% от.общего объема смеси, а размеры частиц в смеси 40 - 100 мкм.

2. Образец по п. 1, о т л и ч а- ю щ и й с я тем, что он выполнен в виде кольца, размеры которого выбраны из условия Ra/h r 5, где R0 - средний радиус кольца, h - ширина кольца.

Изобретение относится к испытаниям соединений разнородных материалов и может быть использовано при конструировании и разработке технологии металлостеклянных и металлокерамических соединений. Цель изобретения - повышение достоверности испытаний и увеличение номенклатуры испытуемых материалов. Образец представляет собой агломерат из спеченой смеси стеклопорошка и металлического порошка, взятых в количествах соответственно 70 - 85 и 15 - 30% от общего объема смеси. Размеры кольца выбраны из соотношения R₀/H≤5, где R₀ - средний радиус кольца

H - ширина кольца. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.