Криостат для исследования эффекта памяти формы Советский патент 1981 года по МПК F25D3/10 

I

Изобретение относился к области измерительной техники и может быть использовано для исследования эффекта памяти формы (ЭПФ),

Известна конструкция криостата для изучения ЭПФ, в которой образец устанавливается в прибор таким образом, что усилие груза, передаваемое, через капроновую нить и тягу с роликом, прижимает его к опорам. Изменяя величину , можно изменять напряженное состояние, а следовательно, и максимальное напряжение, действующее в точке приложашя силы. При зтом образец расположен в верхней части емкости, заполненной жидким азотом, имеющей возможность перемещаться в вертикальном направлении 1.

К недостаткам такой конструкцин следует отнести невозможность обеспечения работоспособности в широком диапазоне температур и невозможность визуального наблюдения за поведением образца в процессе восстановления формы.

Известен также крностат, в котором для повышеиия точности оптических измерений в пшроком диапазоне температур, держатель образца

выполнен в виде двух коаксиальныхтеплонзо,ляциошп 1Х труб 2.

К недостаткам указанного криостата следует отнести невозможность обеспечещм работоспособности в шнроком диапазоне температур к плохое удобство при исследованиях.

Цель изобретения - обеспечение работоспособности в широком диапазоие температур и удобства исследований.

Для этого криостат снабжен кварцевой трубкой, охватывающей нижнюю часть емкости и верхнюю часть держателя, и нагревательным элементом, расположенным на кварцевой трубке, а держатель вьшолнен С-образным и смещен относительно оси смотровых окон.

На фиг. 1 изображен криостат, (продольный разрез); на фиг. 2 - .цзображение в аксонометрии вместе с источником света и экраном.

Криостат состоит из вакуумной камеры Д, патрубка 2, который соединен гибким шлангом с источником вакуума. Во внутренней центрипной части камеры 1 расположена охватываемая герметичная емкость 3 для хладагента 4, например жидкого азота. Патрубок емкости 3 гер388метично соединен с верхней крышкой 5, герметично закрывающей своей периферией верхнюю часть камеры 1. Кроме того, в крышке 5 установлен переходник 6, в центральном отверстии которого проходят провода, связывающие горячий спай термопары, контактирующей с образцом (термопара на фиг. 1 не показана), и нагревательный элемент с измерительной аппаратурой. В противоположных стенках прямоугольной камеры 1 имеются прозрачные окна 7 из закаленного стекла. Нижняя (донная) часть емкости З охватывается кварцевой трубкой 8 с расположенным снаружи нагревательным элементом. Нижней частью кварцевой трубки 8 охватываетсй верхняя, завинченная в дно емкости 3, цилиндрическая часть держателя 9, изготовленного из меди. Данный держатель имеет Сообразную форму, причем боковая частк держателя смещена относительно оси окон 7, по которой располагаются сменные образцы 10 из исследуемых материалов. Образцы 10 фиксируются на держателе 9 прижимной планкой 11. Напротив боковой части держателя со стороны образца 10 смонтирован перпендикулярно к оси окон шток деформатор 12, правый конец которого вращательно-подвижно соединен с дном чашеобразной гайки 13, связанной с внешней резьбой неподвижного винта 14. К внутретнему торцу этого винта припаян гофрированньгн кожух (сильфон) 15, второй конец которого аналогичным образом связан с периферией промежуточного фланца на штоке 1 Кроме вышеописанного к дну камеры 1 приварена стойка 16 для соединения криостата с под ставкой 17 (фиг. 2). Сущность работы криостата заключается в следующем. Исследуемый образец 10 в виде пластинки размерами, например, 20x2x0,3 мм с помощью прижимной планки 11 и винта жестко закрепляется в держателе 9 в вертикальном положении так, чтобы примерно половина его длины находилась выше верхнего уровня рабочей части держателя 9. Криостат с заправленным в держателе образ цом герметизируется путем скрепления болтами верхней крышки 5 с фланцем корпуса камеры 1 через резиновую /прокладку и вакуумируется с помощью вакуумнЬй установки, состоящей из паромасляного диффузионного и форвакуумног насосов (на фиг. не показаны). Заливка жидкого хладагейта осуществляется с помощью воронки через открытую часть патрубка емкости 8. Охлажденный до температур ниже температур мартенситных прев1/ащений образец 10 деформируют путем изгиба при давлении на него штока-деформатора 12, который перемещается в направлении .образца навинчиванием гайки 13 на винт 14, Измерение температуры образца осуществляется с помощью вольтметра В7-21 или потенциометра, например ПП-63, и термопарой, горячий спай которой приведен в соприкосновение с исследуемым образцом 10, а холодный термостатируется вне криостата. При постепенном испарении жидкого хладагента 4 происходит увеличение температуры образца 10. По достижении температуры начала обратного мартенситного превращения начинается восстанрвление первоначальной (до деформации) формы образца. Процесс восстановления формы можно наблюдать визуально через прозрачные стеклянные окна. или на экране 18, на котором с помощью оптической системы (на фиг. не показана) проецируется увеличенное изображение 19 образца 10, что позволяет повысить чувствительность и точность измерений, а также исследовать кинетику ЭПФ. Нагрев образца выще комнатной температуры при необходимости можно осуществить . с помощью нагревателя, расположенного снаружи кварцевой трубки 8. Повышая мощность нагревателя, можно увеличивать температуру образца до температур, верхний предел которых ограничивается температурами плавления конструкционных материалов криостата. При последующем охлаждении можно исследовать кинетику обратного ЭПФ. Таким образом, данный криостат, позволяющий наблюдать и исследовать кинетику ЭПФ, также дает возможность определять параметры ЭПФ в широком интервале температур , в котором лежат температуры восстановления формы образцов практически всех известных формозапоминающих материалов. Формула изобретения Криостат для исследования эффекта памяти формы, содержащий вакуумную камеру со смотровыми окнами, емкость для хладагента, расположенную в камере, и держатель для закрепления образца, расположенный под емкостью, отличающийся тем, что, с целью обеспечения работоспособности в широком диапазоне температур и удобства исследований, он снабжен кварцевой трубкой, охватывающей нижнюю часть емкости и верхнюю часть держателя, и нагревательным элементом, расположенным на кварцевой трубке, держатель выполнен С-образным и смещен относительно оси смотровых окон. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Физика металлов и металловедение, 1975, т. 39, вып..5, с. 1037-1043. 2.Авторское свидетельство СССР № 702220, 1кл. F 25 D 3/10, 1979 (прототип).

К uemovftiary tffffyyftff