Способ определения коэффициента вязкости металлов

 

Изобретение относится к технике измерения реологических характеристик жидких металлов. Цель изобретения.расширение функциональных возможностей за счет определения коэффициента вязкости в тонких слоях и коэффициента растекания. На подложку из огнеупорного материала наносят пленку из металла толщиной см. На пленку наносят каплю исследуемого металла массой 10 -10 г. Регистрируют перемещение границы капли во времени . По формулам рассчитывают искомь1е характеристики. 1 ил.Ф

СООЭ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 11 Ai (59 4 (01 N ll/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3792492/24-25 (22) 26.06.84 (46) 30.10.86. Бюл. Ф 40 (71) Харьковский ордена Трудового, Красного Знамени и ордена Дружбы народов государственный университет им. А.М.Горького (72) И.П.Гребенник (53) 532.137(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

ll 453611, кл. G 01 N ll/00, 1968.

Авторское свидетельство СССР

У 685956, кл. G Ol N 11/00, 1978. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ВЯЗКОСТИ МЕТАЛЛОВ (57) Изобретение относится к технике измерения реологических характеристик жидких металлов. Цель изобретения— расширение функциональных возможностей за счет определения коэффициента вязкости в тонких слоях и коэффициента растекания. На подложку из огнеупорного материала наносят пленку из металла толщиной 10 -10 ь см. На пленку наносят каплю исследуемого металла массой 10 " -10 г. Регистриру" ют перемещение границы капли во времени. По формулам рассчитывают искомые" характеристики. 1 ил. ф

)2672)) 23CJ, ) ... т

6- 2.3

G а где G;>

m о а—

А.. Г

В, 1)

Изобретение относится к способам определения коэффициента вязкости металлов и может найти применение при исследовании физико-химических свойств жидких металлов, а также в пленочной технологии и научно-техни-, ческих экспериментах, использующих тонкопленочные металлические системы.

Цель изобретения — определение коэффициента вязкости металлов в тонких слоях и определение коэффициента растекания.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом, На подложку из огнеупорного материала напыляют в вакуумной камере методом термического испарения пленку из металла, толщиной 3, равной

10 -10 " см. На пленку металла наносят каплю исследуемого металла массой m 10 "10 г, используя для этого маску с отверстием. Попдерживант температуру подложки, равную температуре плавления исследуемого металла, и регистрируют перемещение границы капли x Bo времени, используя для этого микроскоп или лупу. По полученным данным строят графическую зависимость в координатах

Ьх -х. х-х, хо где х, х, — положения границы капли в моменты времени t и 1, соответственно.

Определяют тангенс угла наклона

А, прямой z=A,L +В, с осью абсцисс и отрезок В,, отсекаемый той же прямой на оси ординат. По полученным из графических зависимостей данным А, и В, определяют коэффициент вязкости, используя формулу

9в23 ш2 а А В и коэффициент растекания — по формуле удельная поверхностная. энергия жидкого металла; масса капли; ширина дорожки, по котороч растекается капля:; тангенс угла наклона прямой я=К(т) с осью абсцисс; отрезок, отсекаемый прямой я=1() на оси ординат; концентрация; плотность жидкого металла в подложке сплава.

Для повышения точности определе" ния коэффициентов вязкости и растека

1 ния в тонких слоях наносят через отверстия в маске серию капель, строят серию графических зависимостей и определяют усредненные значения коэффициентов вязкости и коэффициентов растекания по серии нанесенных ка-. пель.

Пример. В качестве подложки, взята пленка серебра, нанесенная на: пластинку из .стекла.. Толщина пленки серебра 30 нм. В качестве жидкого растекающегося металла, коэффициент вязкости которого определяется, взят галлий.

На поверхность пленки серебра через маску с серией отверстий нанесены капли разной массы, изменяющейся в интервале 5 35 10 г — 1,8 <10 г.

На чертеже представлены графические зависимости для некоторых капель полученной серии, построенные но данным о временных зависимостях.величины х.

Иэ полученных зависимостей определены значения А, и В для всех капель нанесенной серии, по формулам рассчитаны значения коэффициентов вязЗО кости и коэффициенты растекания, которые приведены в таблице.

Значения коэффициентов вязкости и коэффициентов растекания для серии капель галлия, нанесенных на поверхность пленки серебра (()=30 нм, о

=50 нм) .

После усреднения по серии капель получаем: g, =5,3, а8=0,12 эрг/см .

Tnt, Формула изобретения

Способ определения коэффициента вязкости металлов, заключающийся в том, что на пластину из огнеупорного

-45 материала, нагретую до температуры плавления исследуемого металла, наносят исследуемый. металл, измеряют изменение его границы во времени, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью определения коэффициента вязкости в

5О тонких слоях и коэффициента растекания, на пластину с нанесенной на нее пленкой испытуемого металла толщиной

3, равной 10 -10 см, наносят каплю исследуемого металла массой

10 -1О г, регистрируют перемещение границы капги во времени и из графической зависимости x=f(t), построенной в координатах z, (z=x>

1267211

96, m.

1= а АтВт

I где G — удельная поверхностная

23 энергия жидкого металла;

m — - масса капли; ю а — ширина дорожки, по которой . капля растекается; .

Показатель

Серия капель

3 4 . 5 6 7 8 9 10

1 2

m 10 г. 5,35 4,96 4,66 4,26 2,80 2,50 2,30 2,00 1,85 1,80

$(II) 5,4 4,8 5,4 4,8 5,4 5,4 5,2 5,5 5 0 5,2

0,12 0,11 0,13 0,14 0,12 0,12 0,11 0,11 О, l l 0,13

08 0Р 06 Д8

Составитель В. Вощанкин

Редактор Э. Слиган Техред И.Попович Корректор М. Самборская

Заказ 5754/37

Тираж 778 Подписное

ВНЛИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

-х /х-xo; i=t-t,/x-х ), где х, х,— положения границы капли в моменты времени t и t, соответственно, определяют коэффициент вязкости по формуле

А, - тангенс угла наклона прямои s=f

В, — отрезок, отсекаемый прямой

s=f(i) на оси ординат;

5 (— плотность металла капли, а коэффициент растекания — по формуле

ы= " (— зьс Д, aj Вт с

1п где С вЂ” концентрация образующегося при растворении жидкого металла в подложке сплава; (, — плотность образующегося сплава.