Способ ультразвукового контроля пористости бинарной смеси Советский патент 1982 года по МПК G01N29/00 

1

Изобретение относится к средствам ультразвукового контроля свойств материалов и может быть использовано для контроля пористости пресспорошковых материалов.

Известен способ ультразвукового контрО|1Я пористости бинарной смеси, заключающийся в том, что измеряют скорость ультразвука в исследуемой смеси и в первой компоненте смеси при двух температурах и по результатам измерений определяют пористость смеси. При измерении пористости по этому способу заполняют поры исследуемого твердого тела жидкостью lQ .

Недостатком известного способа является большая погрешность измерения пористости из-за того, что определяется объем только открытых пор и при расчете пренебрегают зависимостью скорости ультразвука в твердом теле от температуры.

Цель изобретения - повышение точности.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу ультразвукового контроля пористости бинарной смеси, заключающемуся в том, что измеряют с скорость ультразвука в исследуемой смеси и в первой компоненте смеси при двух температурах и по результатам

fQ измерений определяют пористость смеси, измеряют плотность исследуемой смеси и скорость ультразвука при тех же температурах во втором компоненте смеси и учитывают их при определе 5 НИИ пористости смеси.

Определение пористости согласно предлагаемому способу основано на. умете влияния температурных коэффициентов скорости ультразвука в каждом из

20 компонентов на величину температурного коэффициента скорости ультразвука в их смеси. Для учета этого влияния используют соотношение, связывающее 39 средние времена распространения ульт развука на единицу длины в смеси и в двух ее компонентах с концентраци ями компонентов и пористостью смеси. Характер этого соотношения определяе ся видом пористости исследуемой смеси. При анализе смесей, в которых пористость смеси в равной степени може быть отнесена к обоим компонентам, cooTHomeHjie для средних времен распространения на единицу длины можно записать для первой и второй темпера тур в таком виде: , R г, (, при первой температуре- ) А C V NV-t/ ,l г1ри второй температуре Ч VV где R. , Rj- объемные концентрации соответственно первого и второго компонентов; С, , С( - скорости ультразвука в смеси при первой и вто рой температурах соответ ственно; 2 скорости ультразвука в первом компоненте при первой и второй температ рах соответственно; скорости ультразвука во втором компоненте при первой и второй температурах соответственно; А - коэффициент, учитывающий уменьшение скорости ультразвука из-за порис тости смеси . Из этих двух уравнений можно получить расчетные формулы для концентраций компонентов, если воспользоват ся соотношением для средней плотноети смеси , P«. P.R , (3) где РХ плотность смеси, плотности первого и второго компонентов соответственно. Совместно решение уравнений (1), (2), (3) дает формулу расчета концентраций в смеси, для которой пористость в равной степени может быть отнесена к обоим компонентам L VWz W. ( г Vi vJP .Mifi .fCt СЛ t wJP 1Т/у71Р2 8. Для.расчета пористости используют очевидное соотношение О 1 -R/(- (5) При контроле смесей, в которых первый компонент частично или полностью заполняет поры второго компонента, образующего скелет смеси твердых компонентов, соотношение для средних времен записывают в виде: р при первой температуре-::: - + - В i (fe) Ц V Wi D n ПРИ второй температуре -Си , ЧЗ-п ,1 Cj V2%i2 где В - коэффициент, учитывающий уменьшение скорости ультразвука из-за пористости второго компонента. Совместное решение уравнений (3), (6) и (7) дает формулу для концентраций в смесях, в которых первый компонент частично или полностью заполняет поры второго компонента, образукнцего скелет смеси твердых компонентов: W Wi W. С, С/ - R -ti.ei 1 K-J--- 1 V Рг P : (Сг V, Пористость рассчитывают по формуле (5) -R-,-R2 Из формул видно, что для определения пористости необходимо определить. скорости ультразвука в бинарной смеси и в ее компонентах при двух температурах, плотность бинарной смеси и знать плотности обоих компонентов сме си. Повышение точности известного способа определения пористости получено счет измерения скорости ультразвука во втором компоненте при двух температурах, что дает возможность учесть влияние температурного коэффициента скорости ультразвука второго компонента на конечный результат измерения. При использовании известного способа для определения концентрации компонентов в смеси без пор измерение скорости ультразвука во втором компоненте при двух температурах также приводит к повышению точности. Дополнительная информация о среде, полученная 33 счет измерения скоростей ультразвука во втором компоненте при

двух температурах и плотности исследуемой смеси при известных плотностях ее компонентов, дает возможность определять значения пористости бинарных смесей и -концентрацией как жидких так и твердых компонентов бинарных смесей.

Совокупность существенных признаков предложенного способа позволяет определять не только открытую, но и общую пористость бинарных смесей, а также концентрации компонентов.

Пример осуществления способа.

Определяются концентрации компонентов и пористость двух смесей: медно-вольфрамового прессматериала (А) и вольфрам-медного состава (.Б) . Медновольфрамовый прессматериал (А) создается путем прессования .тщательно перемешанных порошков меди и вольфрама. .Структурный анализ показывает, что пористость, т.е. объем пор в единице объема смеси (А), для разных участков образца одинакова, т.е. пористость распределена равномерно. При

анализе смеси (А) концентрации меди и вольфрама определяются по формулам (k ,

Вольфрам-медный состав (Б) создается в даа этапа. Вначале прессуется пористый каркас вольфрама, а затем при высокой температуре этот каркас заполняется медью. Структурный анали показывает, что пористость меди, заполняющей поры основного компонента вольфрама) равна нулю. Расчет концентраций меди и вольфрама в смеси (Б) производится по формулам (8).

Пористость в обоих смесях опредетляется по формуле (5)

Из смесей (А) и (Б), а также из вольфрама и меди изготовляются образцы в виде цилиндров диаметром 30 мм и высотой 25 мм. С помощью прибора УДК-10 измеряются скорости ультразвука во всех образцах вначале при .комнатной температуре, а затем при температуре жидкого азота (-136 С).

Результаты измерений приэедены & таблице.

С, 1,980С« 2,

С. 4,472C« 4,860

1,371V2 1,420

5,46-0W2 5,511 Плотности смесей (А) и (Б) определяются методом гидростатического взвешивания. На основании результатов измерений рассчитываются концент рации компонентов и пористости для смесей (А) и (Б). В смеси (А) концент рация меди R 0,765, вольфрама 2 0,166, а пористость в 0,69. В смеси (Б) концентрация меди R 0,338, вольфрама К„ 0,672, а пористость 6 0,010, Сертификатные данные концентраций материалов, определяемые заводом-изготовителем на основе измерений насыпных весов порошков перед их перемешиванием и прессованием, для смеси А R;, 0,71, Ri 0,280, для смеси (Б) R 0,34, R 0,65. Совпадение значений концентраций, измеренных по Предлагаемому способу с сертификатными, следует считать удовлетворительными . Использование предлагаемого способа позволяет повысить точность контроля пористости бинарных смесей жидких и твердых материалов. Формула изобретения Способ ультразвукового контроля пористости бинарной смеси, заключающийся в том, что измеряют скорость ультразвука в исследуемой смеси и в первой компоненте смеси двух температурах и по результатам измерений апределяют пористость смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измеряют

79535«88

плотность исследуемой смеси и ско-Источники информации,

рость ультразвука при тех же темпера- принятые во внимание при экспертизе турах во второй компоненте смеси и 1. Авторское свидетельство СССР учитывают их при определении пористое- № 6661470, кл. G 01 N 29/00, 1978 ти смеси.(прототип).