Способ определения параметров диффузии газов в металле

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1073671 А

3(5)) 6 01,)4 27/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(ПФ

5«.F(« ««ф,(° <

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, ),",„", „";,,.. 3 ч Ь.Ф Ф «Т",. где где

Н ABTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2526306/18-25 (22) 26. 09. 77 (46) 15.02.84. Бил. 9 6 (721 О.М.Бялик, Д.Ф.Иванчук, Л.В.Голуб и A.É.Øànoâàë (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (53) 543.257 (088. 8! ,(56) 1,Методы испытания контроля и исследования машиностроительных материалов. Справочное пособие. М., "Машиностроение", 1971, с, 14.

2.Авторское свидетельство СССР

9 305391, кл. 0 01 N 13/00, 1970. (54) (57 ) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДИФФУЗИИ ГАЗОВ В МЕТАЛЛЕ заключающийся в измерении элеМ есопротивления образца в процессе диффузии газа в нем, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности и экспрессности определения параметров диффузии, измерение электросопротивления производят на отдельных участках образца при установившемся стационарном по токе газа через образец и о параметрах диффузии судят по отношению изменения электросопротивления дегазированного образца к электросопро- . тивлению отдельных участков образцов по времени прохождения газа через них, при этом коэффициент дифФузии 3 определяют,-по формуле ф Р 4) .

« изе длина участка измерения; время измерения; ф - структурный фактор; д дР; -- измерение электросо- ® противления на участке образца 1 1 1 О(«

R q - электросопротивление дегазированного образца, Й; - электросопротивление образца во время прохождения газа.

1073671

Изобретение относится к фиэикохимическим исследованиям в металлургии, непосредственно к способам ortределения параметров диффузии газа в жидком металле: коэффициента диффузии, дрейфовой скорости, подвижности, коэффициента проницаемости и растворимости газа в металле, например водорода в алюминии и его сплавах.

Известны металлографические способы измерения диффузии, основанные на определении глубины проникновения диффундирующего вещества либо толщины слоя, отвечающего опредепенной концентрации диффундирующего ве- f5 щества в определенный момент времени 513

Известные методы трудоемки.

Наиболее близким к предлагаемому является метод определения диффузии 20 газа, основанный на измерении электросопротивления твердого образца после выдержки образца в атмосфере исследуемого газа и насьпцения его газом при заданной температуре. 25

Процесс выдержки и насыщения многократно повторяется до прекращения изменения электросопротивления образца. По полученным данным определяют искомый коэффициент диффузии(? . g0

Недостатком этого способа является то что для насыщения твердого образца газом необходимы длительные отжиги. Кроме того, неконтролируемое изменение концентрации газа по сечению образца в процессе стадийного насыщения приводит к ошибкам в определении параметров диффузии.

Цель изобретения - повышенне точности и экспрессности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что изменение электросопротивления производит на отдельных участ= ках образца при установившемся стационарном потоке газа через образец и о параметрах диффузии судят по отношению изменения электросопротивления дегазированного образца к электросопротивлению отдельных участ ков образцов во время прохождения газа через них, при этом коэффици- 50 ент диффузии В определяют по формуле где

gg лить коэффициент диффузии Г длина участка измерения, время измерения, структурный фактор, изменение электросопротивления на участке образца 6;, равное

1 1 01 где Ро, — элентросопротивление дегазированного образца, Р; - электросопротивление образца во время прохождения газа.

На чертеже схематически изображе= но устройство для осуществления способа.

Капилляр 1 из алунда длиной 3040 мм и диаметром 1,5-2 мм, оснащен-. ный платиновыми электродами — двумя линейными токопроводящими 2, пятью= шестью кольцевыми измерительными электродами 3 на длине 20-25 ьш и пористым фильтром 4,, заполняют жид=. ким металлом. Затем металл дегазнру ют с помощью вакуумной системы 5 при остаточном давлении 10+10 ьж рт. ст. и измеряют электросопротивление в ячейках, образуемых измерительными электродами 3. После подачи из объема б исследуемого газа под давлением на поверхность металла в капилляре вакуумная система со стороны пористого фильтра продолжает поддерживать разрежение. В результате этого,. по высоте столбика жидкого металла в капилляре создается градиент кон= центрации газа, под воздействием которого газ диффундирует через жид= кий металл..

В процессе диффузии измеряют элек тросопротивление в элементарнь . электролитических ячейках, образованных кольцевыми электродами 3. Пс изменению электросопротивления образца судят о параметрах, характери= эующих диФФузию в жидком металле." коэффициенте диффузии, дрейфовой скорости, подвижности ионов, коэффициенте растворимости и проницаемости газа. Для определения этих параметров капилляр с известным вну.тренним диаметром и, следовательно, с из:вестной площадью поперечного сечения 9, заполняют металлом и измеряют длину образца жидкого металла 3. При пропускании постоянного электрического тока определяют падение напряжения U на каждой влек= тролитической ячейке а TBRKc E:c электросопротивление Р . После =-то=го на поверхность металла под»ают исследуемый газ под давлением йи производят замеры изменения сопротивления аД электролитических ячеек образца через интервал време= ни, равным 1 из „щ.

С помощью полученных данных, а также зная некоторые постоянные величины, характеризующие даннуи пару металл - газ, например струк= турный фактор g и термический коэффициент сопротивления o., по предлагаемым формулам можно опреде1073671 деизм дрейфовую скорость V r >

fA cl 5Е2 дР, г коэффициент растворимости газа в жидком металле Н 9вР иЬм 1(2

Составитель И.Кривенко

Редактор Л.Алексеенко Техред В.Далекорей . Корректор;И.Эрдейи

Заказ 321/43

Тираж 823. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4 где н у m2— - соответственно массы иона металла-растворителя и иона газа, величины, известные иэ справочных пособий, . а - параметр рещетки металла-раетворителя, величина, также известная из справочных пособий, подвижность ионов гаэа в металле,сс ез мет аР из

2 Cl газопроницаемость жидкого металлаф

При использовании изобретения длительность определения сокращается до величины порядка 30 мин благодаря использованию образцов малых размеров и быстроте определения электросопротивления каждой ячейки - в течение 3-5 с, повышается точность измерения благодаря контролю градиента концентрации газа по высоте образца.