Способ механических испытаний двухфазного материала Советский патент 1993 года по МПК G01N3/00 

Способ механических испытаний двухфазного материала относится к области из- мерительной техники и может быть использован, например в порошковой металлургии..

Целью изобретения является повышение информативности при испытании двухфазных материалов с однородным распределением компонент и разными модулями упругости материала фаз путем определения объемной концентрации фаз непосредственно в процессе механических испытаний.

На чертеже представлена зависимость модулей упругости двухфазных материалов с одинаковой пористостью от объемной концентрации фаз с меньшим (а) и большим (б) модулями упругости соответственно. Линейная зависимость модулей упругости двухфазных материалов от объемной концентрации фаз (см. чертеж) позволяет составить пропорции, включающие модули упругости двухфазного материала, исход- .ных компонент и их объемные концентрации, а именно

Еб-Ej Ёб - Ем

EI - Ем Еб -Ем

См 1

ЈЈ- 1

0)

(2)

где См и Сб - объемные концентрации фаз с меньшим и большим модулями упругости соответственно;

EJ, Ем и Еб модули упругости двухфазного материала и однофазных компонент

00

о ы

Ч

VI ю

материала с одинаковой пористостью соответственно.

Для осуществления способа изготавливают одного форморазмера образцы двухфазного материала и его однофазных .компонент. Подготовленные для испытания образцы используют для определения одним из известных способов пористости и модулей упругости и по предложенным математическим выражениям рассчитывают объемное содержание каждой фазы в двухфазном материале.

Пример. Для проведения механических испытаний были изготовлены образцы из двух сплавов и их однофазных компонент. В соответствии с технологией порошковой металлургии для первой партии образцов были взяты порошки карбида вольфрама (WC) и кобальта (Со), приготовлена шихта и получены образцы из однофазных компонент WC и Со и сплава WC-Co; для второй партии - порошки оксида алюминия /МаОз и карбида титана TICo,97, из которых приготовили промышленный сплав ВОК-71 (20 вес.% TIC и образцы из и TiCo.97. Модули упругости определяли статическим методом по диаграмме деформирования при испытании на сжатие. Для этого использовали образцы ф 10x40 мм. На образцы из WC, и TIC и сплава ВЛК - 71 устанавливали тензодатчики, на остальные тензометр с базой измерения 10 мм. Испытания проводили в соответствии с ГОСТ 25503-80 Методы испытания на сжатие на машине УМЭ-10ГМ при скорости перемещения активного захвата 0,05 мм/мин. Запись диаграммы деформирования осуществляли в случае применения тензометра на диаграммном аппарате. При использовании тен- зодатчикз нагрузку фиксировали по силовой шкале машины, а деформацию - при помощи прибора СИД-1. Модуль упругости находили по закону Гука.

Поскольку очень трудно изготовить образцы из разных материалов с одинаковой пористостью, то для определения состава двухфазных материалов с реальной пористостью, измеренные модули упругости нормировали на одинаковую пористость по формуле Рышкевича

Е0 Еисп ехр4р,,(3)

где Ео, Еисп - соответственно модули упругости плотного и испытуемого материалов;

р - пористость образца. Затем по формулам (1) или (2), используя (3), находили объемные концентрации фаз, т.е. состав материала.

Все данные по условиям и результатам механических испытаний, а также по рентгеновскому фазовому анализу (для сравнения) сведены в таблицу. Как видно, расхождения по составу (массовому), определенному предлагаемым и известным способами не превышает 2%. Следует отметить, что при использовании динамических методов определения модулей упруго

сти погрешность определения состава может быть уменьшена в 2-3 раза.

Использование предлагаемого способа механических испытаний двухфазных матб- риалов обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

а) полезность определения фазового состава во время и в условиях (облучение, диссоциация и т.д.) механических испытаний по ГОСТу очевидно, поскольку способ прост в исполнении и широкодоступен (установок для механических испытаний в стране значительно больше, чем рентгеновских приборов и лабораторий для химического анализа), выполняется достаточно быстро - при динамических методах нагружения необходима только частота резонансных колебаний или скорость распространения звука,

при статических методах - необходима только упругая часть диаграммы деформирования. Во втором случае можно получить обширную информацию по спектру механических свойств (прочность, пластичность,

деформация, модули упругости и т.д.) одновременно е фазовым составом. Погрешность определения состава предлагаемым способом не превышает ±2%.

б) одинаковые условия определения со- става и механических свойств делают эти данные весомыми и представительными. Особенно важно это, например, ъ условиях проведения радиационных испытаний или высокотемпературной диссоциации материала, когда не представляется возможным применить ни рентгеновский, ни химический методы анализа состава.

Таким образом, предлагаемый способ повышает информативность при механических испытаниях по ГОСТ Двухфазных материалов с гомогенным распределением компонент и разными модулями упругости

материала фаз, обеспечивая возможность установления взаимооднозначного соответствия характеристик их механических свойств и фазового состава и исключая при этом необходимость применения дополнительных средств.

Формула изобретения

Способ механических испытаний двухфазного материала, по которому изготавливают образцы из испытуемого материала и из материала одной из фаз и определяют их модули упругости, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности при испытании материалов с однородным распределением компонент и разными модулями упругости материала фаз путем определения объемной концентрации фаз непосредственно в процессе механических испытаний, изготавливают дополнительно образец из материала второй фазы, измеряют его модуль упругости и пористость всех образцов, а объемную концентрацию фаз определяют из соотношения

г - Еб-Е,

См Ее - Ем И

Сб

EI-EM

Ее - Ем

1 -См.

где См и Сб - объемная концентрация фаз с меньшим и большим модулями упругости соответственно;

Е, Ем и Ее - модули упругости с одинаковой пористостью соответственно.

Изобретение относится к области исследования и анализа материалов путем определения их физико-механических свойств. Цель изобретения - повышение информативности при испытаниях двухфазных материалов с однородным распределением компонент и разными модулями упругости материала фаз путем определения объемной концентрации фаз непосредственно в процессе механических испытаний. При осуществлении способа изготовляют образцы испытуемого материала из материала одной из фаз и определяют их модули упругости. Новизна способа состоит в том, что дополнительно изготовляют образец из материала второй фазы, измеряют его модуль упругости и пористость трех образцов в идентичных условиях и находят объемную концентрацию фаз из математического выражения. Использование способа позволяет получить комплекс механических /характеристик материала в совокупности с его составом во время и в условиях испытаний. 1 табл., 1 ил. ел с

Материал, условия и результаты испытаний, сравнение состава предлагаемым и рентгеновским способами

Продолжение таблицы