Способ ультразвукового определения истинной плотности порошкового материала Советский патент 1993 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к неразрушающим средствам контроля и анализа свойств материалов акустическими методами и может быть использовано в порошковой металлургии для массового крнтроля состава и плотности изделий небольших размеров и простой формы (стержень, диск и т.п.).

Цель изобретения-упрощение способа ультразвукового определения истинной платности порошкового материала.

Способ осуществляют следующим об разом. Изготавливают два изотропных

образца одного форморазмера, но с разной плотностью. Измеряют, например, гидростатическим взвешиванием их плотность, а затем возбуждают ультразвуков ые резонансные колебания и регистрируют частоты, например,продольных колебаний, после чего истинную плотность изотропного материала рассчитывают по соотношению

00

V|

О

сь

ро

fi-fz

OL JL )

(f Р2 }

где РО - истинная плотность материала, г/см :

рь р2 реальная плотность образцов, г/см3:

fi, частоты резонасныхультразвуковых колебаний образцов с плотностью pi и pi соответственно, кГц.

Пример конкретной реализации способа. Два огбразца из порошка оксида алюминия А120з подвергли ггзоизостати- ческому прессованию при температуре Т 1500°С и давлении Р 150 МПа в течение 30 мин. для первого образца и 10 мин. -для второго. Измерили гидростатическим методом реальную плотность образцов. Для первого образца она составила pi 3,59 г/см3, второго -/32 - 2,58 г/см3. Перед ультразвуковыми измерениями образцы (40 мм х х5 мм х 5 мм) шлифовали. Измерение частот продольных резонансных колебаний проводили на анализаторе спектра СК4-59, а периодов - на частотомере: Ф 5041. Частота ультразвуковых колебаний первого о-бразца оказалась равной fi 114,68 кГц (период колебаний Тч 8,72 мксек), вто- р ого - fa 67,34 кГц (Т2 14,85 мксек). Истинную плотность порошкового материала из А120з, с учетом f 1 /Т, определили из соотношения

Таким же образом были проведены измерения на образцах из никеля (Ni). Образцы имели форму цилиндра 0 5 х 40 мм. Первый образец был плавленым и имел гидростатическую плотность р 8,90 г/см3, а истинную - измеренную рентгеновским , способом - 8,89 г/смЗ. Второй, изготовленный по специальной порошковой технологии, имел плотность р2 3,71 г/см3. На

описанной аппаратуре бь ти проведены измерения частот резонансных продольных колебаний этих образцов: fi 69,15 и fa - 18,14 кГц, Истинная плотность Ni ; определенная по предложенному соотноше

нию, оказалась равной:

РО 8,86 г/см3.

Как видно из примеров, расхождение пол- ученных результатов с истинной- плотностью, измеренной рентгеновским методом и известной из технической литературы, незначительна. При массовом контроле истинной плотность есть значительный выигрыш в простоте реализации, экспрессное™ и точности не только по сравнению с прототипом, но и базовым (рентгеновским) -методом.. . ..

30

Формула изобретения

Изобретение относится к неразрушающим средствам контроля и анализа свойств материала, преимущественно изотропного, акустическими методами. Цель изобретения - упрощение способа. При реализации способа на двух образцах одного форморазмера с разной реальной плотностью измеряют частоты резонансных ультразвуковых колебаний и истинную плотность определяют из соотношения Ро -ri--t-T-, где/Do - истинная плот- 2 I f1 - -%- (f fr } ность материала; р pi - реальная плотность образцов; fi, f2-частота резонансных ультразвуковых колебаний образцов с плотностью/01 и pi соответственно. Способ характеризуется простотой и экспрессностью при определении системной плотности изделий простой формы и небольших размеров. 00 с

ро

114,68 -67,34

114,68 67,34

- 4,05 г/см .

3,59

2,58

Отклонение-значенияро. полученного предложенным способом, не превысило 2% по сравнению со значением истинной плотности, измеренной рентгеновским методом и равной 3,98 г/см .

Кроме того, были проведены измерения еще на третьем образце, показавшем рз 1,40 г/см3 и fs 29,85 кГц. Для определения истинной плотности материала образцов сначала использовали значения плотности и частоты первого и третьего, а затем второго и третьего

3,99 г/см3.

Способ ультразвукового определения истинной плотности порошкового материала, преимущественно изотропного, включающий измерение частот резонансных ультразвуковых колебаний образцов из одного материала, имеющих одинаковую форму и размер, в зависимости от соотношения массы образца ко всему занимаемому объему (реальной плотности), отличающий- с я тем, что, с целью упрощения способа, измерение проводят на двух образцах с разной реальной плотностью, а истинную плотность материала определяют из соотношения

Ро

f 1 f2

о iЈ pi

lL

pi