RU149704U1

RU149704U1 - METHOD FOR STUDYING SURFACE TENSION AND DENSITY OF SAMPLE METAL ALLOY

Info

Publication number: RU149704U1
Application number: RU2014130371/28U
Authority: RU
Inventors: Владимир Степанович Цепелев; Аркадий Моисеевич Поводатор; Владимир Викторович Вьюхин; Виктор Васильевич Конашков
Priority date: 2014-07-22
Filing date: 2014-07-22
Publication date: 2015-01-20

Abstract

1. Устройство изучения поверхностного натяжения и плотности образца металлического сплава, размещенного на подложке в горизонтальной электропечи, содержащее фотоприемник, соединенный с компьютером, отличающееся тем, что в него введены первый дифференциальный усилитель, второй дифференциальный усилитель, суммирующий усилитель, регулятор порога срабатывания второго дифференциального усилителя, первый и второй входы первого дифференциального усилителя соединены с компьютером, а его выход соединен со входом суммирующего усилителя, выход суммирующего усилителя соединен с одним из входов второго дифференциального усилителя, другой вход второго дифференциального усилителя соединен с выходом регулятора порога срабатывания второго дифференциального усилителя, а выход второго дифференциального усилителя соединен с компьютером.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что регулятор порога срабатывания второго дифференциального усилителя выполнен в виде цифрового потенциометра.3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вход регулятора порога срабатывания второго дифференциального усилителя соединен с компьютером.4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве суммирующего усилителя используют интегратор.1. A device for studying the surface tension and density of a sample of a metal alloy placed on a substrate in a horizontal electric furnace, containing a photodetector connected to a computer, characterized in that the first differential amplifier, the second differential amplifier, summing amplifier, and the threshold threshold of the second differential amplifier are introduced , the first and second inputs of the first differential amplifier are connected to the computer, and its output is connected to the input of the summing amplifier, output One summing amplifier is connected to one of the inputs of the second differential amplifier, the other input of the second differential amplifier is connected to the output of the threshold regulator of the second differential amplifier, and the output of the second differential amplifier is connected to a computer. 2. The device according to claim 1, characterized in that the threshold control of the second differential amplifier is made in the form of a digital potentiometer. 3. The device according to claim 1, characterized in that the input of the threshold controller of the second differential amplifier is connected to a computer. The device according to claim 1, characterized in that an integrator is used as a summing amplifier.

Description

Полезная модель относится к технической физике, а именно к изучению физико-химических характеристик металлических расплавов, в частности поверхностного натяжения и/или плотности, методом измерения параметров неподвижно лежащей на подложке эллипсовидной капли образца расплава посредством фотоэлектронной объемометрии, путем определения геометрии контура «большой лежащей капли». Изобретение предназначено для изучения сплавов, например на основе Al, Pe, Co, Ni с температурой плавления t_пл вплоть до 2000°C.The utility model relates to technical physics, namely to the study of the physicochemical characteristics of metal melts, in particular surface tension and / or density, by measuring the parameters of an ellipsoidal drop of a melt sample lying on the substrate by photoelectron volumetry, by determining the geometry of the contour of a “large lying drop ". The invention is intended to study alloys, for example, based on Al, Pe, Co, Ni with a melting point t _PL up to 2000 ° C.

Известно устройство изучения поверхностного натяжения и плотности образца -капли высокотемпературного расплава, размещенной в электропечи на подложке, в режиме «on line» с использованием высококачественной видеокамеры с длиннофокусным объективом, подключенной посредством проводной шины данных к компьютеру, причем для определения поверхностного натяжения измеряют параметры контура (силуэта) эллипсоида капли - см. пат. КНР СК №1591016 А - аналог.A device is known for studying the surface tension and density of a droplet sample of a high-temperature melt placed in an electric furnace on a substrate in the on-line mode using a high-quality video camera with a telephoto lens connected via a wire data bus to a computer, and to determine the surface tension, the circuit parameters are measured ( silhouette) ellipsoid drops - see US Pat. China SK No. 1591016 A - analogue.

Известно устройство изучения поверхностного натяжения и плотности образца - капли расплава с известной массой, равной 10÷40 граммов («большой капли»), лежащей на керамической подложке, размещенной на конце штока в высокотемпературной зоне электропечи, заполненной инертным газом, на основе фотометрической объемометрии. Его осуществляют путем измерения параметров эллипсоида капли, его контура (силуэта) и дальнейшего вычисления объема капли - см. Филиппов С.И. и др. «Физико-химические методы исследования металлургических процессов», Металлургия, Мю 1968 г., стр.266÷271, рис.114, 116 - аналог. Необходимым условием экспериментов является наличие чистого расплава с практически зеркальной поверхностью, несмачиваемость подложки и газовая фаза, например, чистый гелий. Наличие гелиевой атмосферы внутри электропечи с давлением, равным атмосферному, предохраняющей образец как от загрязнения газами воздуха, так и от вскипания расплава, горизонтальная установка подложки, на которой помещают каплю в зоне нагрева печи, чистая поверхность образца расплавленной капли, эллиптическая форма силуэта, его симметрия, и окружность в основании капли являются необходимыми условиями метода «большой капли».A device is known for studying the surface tension and density of a sample — a melt drop with a known mass equal to 10–40 grams (“big drop”) lying on a ceramic substrate placed at the end of the rod in a high-temperature zone of an electric furnace filled with an inert gas based on photometric volumetric measurements. It is carried out by measuring the parameters of the drop ellipsoid, its contour (silhouette) and further calculating the drop volume - see Filippov S.I. et al. “Physicochemical Methods of Investigation of Metallurgical Processes”, Metallurgy, Mu 1968, pp. 266–271, Fig. 114, 116 — analogue. A necessary condition for the experiments is the presence of a pure melt with an almost mirror surface, the non-wettability of the substrate, and the gas phase, for example, pure helium. The presence of a helium atmosphere inside an electric furnace with atmospheric pressure that protects the sample both from air pollution and from boiling of the melt, horizontal installation of a substrate on which a drop is placed in the furnace heating zone, a clean surface of the molten drop sample, an elliptical silhouette shape, its symmetry , and the circle at the base of the drop are necessary conditions for the “big drop” method.

При нагреве образца с момента расплавления происходит выделение различных соединений и включений, в том числе газов. Легированные сплавы, содержащие различные соединения и включения, в том числе газы, при расплавлении образца покрываются неоднородными эластичными пленками различной толщины, наблюдаемыми в виде хаотичных непредсказуемых пятен. Кроме того, пленка не позволяет обеспечить получение и сохранение стабильной эллипсовидной формы силуэта изучаемого образца, его симметрию и окружность в основании капли, требуемые для изучения его плотности и/или поверхностного натяжения. Эти пленки могут изменять форму капли расплава, вплоть до превращения капли из эллипсоида в сплющенную фигуру, после чего капля становится непригодной для измерений. Вследствие этого не обеспечены вышеуказанные условия применения метода «большой капли», в том числе обеспечение симметрии эллипсоида капли и условия для применения формул расчета эллипсоида, определения параметров силуэта и объема.When a sample is heated from the moment of melting, various compounds and inclusions, including gases, are released. Alloyed alloys containing various compounds and inclusions, including gases, during the melting of the sample are coated with inhomogeneous elastic films of various thicknesses, observed in the form of chaotic unpredictable spots. In addition, the film does not allow to obtain and maintain a stable ellipsoidal shape of the silhouette of the studied sample, its symmetry and the circumference at the base of the droplet, required to study its density and / or surface tension. These films can change the shape of the melt drop, up to the transformation of the drop from an ellipsoid into a flattened figure, after which the drop becomes unsuitable for measurements. As a result, the above conditions for the application of the “big drop” method are not provided, including ensuring the symmetry of the drop ellipsoid and the conditions for applying the calculation formulas of the ellipsoid, determining the silhouette and volume parameters.

Кроме того, возникают ситуации, когда загрязнения образца не очевидны и позволяют, при определенном навыке экспериментатора, успешно завершать эксперименты. Тем не менее, количественная оценка степени загрязнения образца необходима как с точки зрения оценки данного образца, в том числе сравнительной с другими образцами, так и рекомендаций изготовителям образца для успешных последующих экспериментов.In addition, situations arise when the contamination of the sample is not obvious and allows, with a certain skill of the experimenter, to successfully complete the experiments. Nevertheless, a quantitative assessment of the degree of contamination of the sample is necessary both from the point of view of evaluating this sample, including comparative with other samples, and recommendations to the manufacturers of the sample for successful subsequent experiments.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство изучения поверхностного натяжения и плотности образца металлического сплава, размещенного на подложке в горизонтальной электропечи, содержащее фотоприемник, соединенный с компьютером - см. вышеуказанный пат. РФ ПМ №136171 - прототип.Closest to the proposed invention in technical essence and the achieved result is a device for studying the surface tension and density of a sample of a metal alloy placed on a substrate in a horizontal electric furnace containing a photodetector connected to a computer - see the above Pat. RF PM No. 136171 - prototype.

Недостатками как аналогов, так и прототипа являются, во первых, возможность только субъективной качественной, а не количественной оценки экспериментатором загрязнений в образце сплава посредством изучения изображения расплавленной капли этого образца на дисплее, что уменьшает достоверность результатов экспериментов. Во вторых, отсутствует возможность достоверной объективной сравнительной оценки загрязнений различных образцов, в том числе в циклах нагрева и охлаждения образца, а также от разных производителей этих образцов, что не обеспечивает обоснованность рекомендаций экспериментатора для производителей. В третьих, необходимы высокие квалификационные требования к экспериментатору при дефиците времени эксперимента и значительной психофизиологической нагрузке, что ограничивает использование персонала средней квалификации, например студентов на лабораторных работах при изучении свойств образцов металлических сплавов.The disadvantages of both analogues and the prototype are, firstly, the possibility of only subjective qualitative, not quantitative assessment by an experimenter of contaminants in an alloy sample by studying the image of a molten drop of this sample on the display, which reduces the reliability of the experimental results. Secondly, there is no possibility of a reliable objective comparative assessment of the pollution of various samples, including in the heating and cooling cycles of the sample, as well as from different manufacturers of these samples, which does not ensure the validity of the experimenter's recommendations for manufacturers. Thirdly, high qualification requirements are required for the experimenter with a shortage of experimental time and a significant psychophysiological load, which limits the use of medium-skilled personnel, such as students in laboratory work, in studying the properties of samples of metal alloys.

Задачей полезной модели является обеспечение возможности количественной оценки загрязнений образца металлического сплава во время его нагрева и охлаждения, повышение уровня объективности и достоверности результатов экспериментов, в том числе сравнительных результатов от разных образцов, расширение функциональных возможностей устройства изучения поверхностного натяжения образца металлического сплава, а также обеспечение возможности снижения квалификационных требований к экспериментатору.The objective of the utility model is to enable quantitative assessment of contaminants of a metal alloy sample during its heating and cooling, increase the level of objectivity and reliability of experimental results, including comparative results from different samples, expand the functionality of a device for studying the surface tension of a metal alloy sample, and also ensure the possibility of reducing the qualification requirements for the experimenter.

Для решения поставленной задачи предлагается полезная модель устройства изучения поверхностного натяжения и плотности образца металлического сплаваTo solve this problem, a useful model of a device for studying the surface tension and density of a metal alloy sample is proposed.

1. Устройство изучения поверхностного натяжения и плотности образца металлического сплава, размещенного на подложке в горизонтальной электропечи, содержащее фотоприемник, соединенный с компьютером, отличающееся тем, что в него введены первый дифференциальный усилитель, второй дифференциальный усилитель, суммирующий усилитель, регулятор порога срабатывания второго дифференциального усилителя, первый и второй входы первого дифференциального усилителя соединены с компьютером, а его выход соединен со входом суммирующего усилителя, выход суммирующего усилителя соединен с одним из входов второго дифференциального усилителя, другой вход второго дифференциального усилителя соединен с выходом регулятора порога срабатывания второго дифференциального усилителя, а выход второго дифференциального усилителя соединен с компьютером.1. A device for studying the surface tension and density of a sample of a metal alloy placed on a substrate in a horizontal electric furnace, containing a photodetector connected to a computer, characterized in that the first differential amplifier, the second differential amplifier, summing amplifier, and the threshold threshold of the second differential amplifier are introduced , the first and second inputs of the first differential amplifier are connected to the computer, and its output is connected to the input of the summing amplifier, output One summing amplifier is connected to one of the inputs of the second differential amplifier, the other input of the second differential amplifier is connected to the output of the threshold regulator of the second differential amplifier, and the output of the second differential amplifier is connected to a computer.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что регулятор порога срабатывания второго дифференциального усилителя выполнен в виде цифрового потенциометра;2. The device according to p. 1, characterized in that the threshold control of the second differential amplifier is made in the form of a digital potentiometer;

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вход регулятора порога срабатывания второго дифференциального усилителя соединен с компьютером;3. The device according to claim 1, characterized in that the input of the threshold regulator of the second differential amplifier is connected to a computer;

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве суммирующего усилителя используют интегратор.4. The device according to claim 1, characterized in that an integrator is used as a summing amplifier.

Технические решения, содержащие вышеуказанные совокупности ограничительных и отличительных признаков, обеспечивают достижение технического результата - возможность оперативной количественной индикации загрязнений образца металлического сплава при его изучении, что повышает уровень объективности и достоверности сравнения результатов при нагреве и охлаждении загрязненного образца, расширяет функциональные возможности устройства, уменьшает степень субъективности при сравнении результатов экспериментов. Кроме того, обеспечивается возможность снижения квалификационных требований к персоналу. В конечном итоге, предлагаемая полезная модель обеспечивает повышение объективности, достоверности и точности изучения поверхностного натяжения образца металлического сплава.Technical solutions containing the above combination of restrictive and distinctive features ensure the achievement of a technical result - the possibility of rapid quantitative indication of contamination of a metal alloy sample during its study, which increases the level of objectivity and reliability of comparing the results when heating and cooling a contaminated sample, extends the functionality of the device, reduces the degree of subjectivity when comparing experimental results. In addition, it provides the opportunity to reduce qualification requirements for personnel. Ultimately, the proposed utility model provides an increase in the objectivity, reliability and accuracy of studying the surface tension of a metal alloy sample.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами:The proposed utility model is illustrated by drawings:

фиг. 1 - блок - схема устройства;FIG. 1 - block - diagram of the device;

фиг. 2 - фотография капли расплава загрязненного образца Со92В8 на подложке при температуре t_i=1440°C;FIG. 2 is a photograph of a melt drop of a contaminated Co92B8 sample on a substrate at a temperature t _i = 1440 ° C;

фиг. 3 - термозависимости поверхностного натяжения σ_i(t_i) загрязненного образца аморфного сплава Fe-В при его нагреве (•) и охлаждении (о);FIG. 3 - temperature dependence of the surface tension σ _i (t _i ) of a contaminated sample of an amorphous Fe-B alloy during its heating (•) and cooling (o);

фиг. 4 - термозависимости плотности d₁(t₁) загрязненного образца аморфного сплава Fe-В при его нагреве (•) и охлаждении (о).FIG. 4 - temperature-dependent density d ₁ (t ₁ ) of a contaminated sample of an amorphous Fe-B alloy during its heating (•) and cooling (о).

Устройство - см. фиг. 1, содержит горизонтальную электропечь 1 с фотоприемником (на схеме не показан), капельный образец расплава фиксированной массы, расположенный на срезе цилиндрической подложки (на схеме не показаны), компьютер 2, блок синхронизации 3, первый дифференциальный усилитель 4, суммирующий усилитель 5, регулятор порога срабатывания второго дифференциального усилителя 6, второй дифференциальный усилитель 7, блок сигнализации 8.Device — see FIG. 1, contains a horizontal electric furnace 1 with a photodetector (not shown in the diagram), a drip sample of a fixed-mass melt located on a section of a cylindrical substrate (not shown in the diagram), computer 2, synchronization unit 3, first differential amplifier 4, summing amplifier 5, controller the threshold of the second differential amplifier 6, the second differential amplifier 7, the alarm unit 8.

Горизонтальная электропечь 1 мощностью до 30 кВт питается от силовой 3-х фазной сети и управляется посредством компьютера 2. Коаксиальный цилиндрический нагреватель горизонтальной электропечи 1 выполнен из молибдена. Фотоприемник выполнен в виде монохромной телекамеры, например, 3372Р Sanyo. Подложка, на которой размещают образец изучаемого сплава, выполнена в виде цилиндра из высокотемпературной керамики, например, бериллиевой. Подложку с образцом размещают внутри коаксиального цилиндрического нагревателя. Блок синхронизации 3 выполнен в виде ключевой схемы, например, КМОП-микросхемы К561ЛА7, которая управляется компьютером 2, либо выполнен в виртуальном виде в составе компьютера 2. Первый дифференциальный усилитель 4, суммирующий усилитель 5 в виде инвертирующего резистивного суммирующего усилителя и второй дифференциальный усилитель 7 выполнены в аналоговом виде на трех дифференциальных операционных усилителях, входящих в состав счетверенного операционного усилителя LM 324 производства фирмы NS, в соответствии со стандартными схемами применения LM 324, чгкомендованными фирмой NS, либо могут быть реализованы программным способом в виртуальном виде в составе компьютера 2. Регулятор порога срабатывания второго дифференциального усилителя 6 выполнен в виде резистивного делителя например, с соотношением резисторов 9:1, или управляемого посредством компьютера 2 цифрового потенциометра DS1805 фирмы Maxim-Dallas, величиной, например 100 кОм. Второй дифференциальный усилитель 6 соединен с компьютером 2 через блок сигнализации 8, на выходе которого получают сигнал, например, аудио-визуальной тревоги. Блок сигнализации 8 выполнен в виртуальном виде в составе компьютера 2 с использованием дисплея (на схеме не показано) компьютера 2 и компьютерных аудиоколонок (на схеме не показано).A horizontal electric furnace 1 with a power of up to 30 kW is powered by a 3-phase power network and is controlled by a computer 2. A coaxial cylindrical heater of a horizontal electric furnace 1 is made of molybdenum. The photodetector is made in the form of a monochrome camera, for example, 3372Р Sanyo. The substrate on which the sample of the studied alloy is placed is made in the form of a cylinder made of high-temperature ceramics, for example, beryllium. The substrate with the sample is placed inside a coaxial cylindrical heater. The synchronization unit 3 is made in the form of a key circuit, for example, a K561LA7 CMOS chip, which is controlled by a computer 2, or made in a virtual form as a part of a computer 2. The first differential amplifier 4, the summing amplifier 5 in the form of an inverting resistive summing amplifier and the second differential amplifier 7 made in analog form on the three differential operational amplifiers that are part of the quadruple operational amplifier LM 324 manufactured by NS, in accordance with standard schemes applied LM 324, recommended by NS, or can be implemented in software in virtual form as part of computer 2. The threshold threshold of the second differential amplifier 6 is made in the form of a resistive divider, for example, with a ratio of resistors 9: 1, or a digital potentiometer controlled by computer 2 DS1805 from Maxim-Dallas, for example 100 kOhm. The second differential amplifier 6 is connected to the computer 2 through an alarm unit 8, the output of which receives a signal, for example, an audio-visual alarm. The alarm unit 8 is made in virtual form as part of computer 2 using a display (not shown in the diagram) of computer 2 and computer audio speakers (not shown in the diagram).

Изучение поверхностного натяжения металлических сплавов посредством предлагаемой полезной модели осуществляют следующим образом. Подготавливают изучаемый образец фиксированной массы, равной 10÷40 граммов, который укладывают на срезе цилиндрической подложки. Регулируют горизонтальность подложки, чтобы посредством фотоприемника, коаксиального с горизонтальной электропечью 1, наблюдать на дисплее компьютера 2 изучаемый образец. Электропечь 1 закрывают, из нее откачивают воздух и закачивают гелий. Включают электропечь 1 и осуществляют эксперимент, управляемый посредством компьютера 2, с определенным температурным градиентом δ(t), в виде цикла нагрева, плавления от температуры t_пл0 при каждой из температур t_i, вплоть до заданной максимальной температуры t_max, и охлаждения изучаемого образца металлического сплава. На фиг. 2 приведена фотография капли расплава загрязненного образца на подложке при температуре t_i=1440°C с пятнами загрязнений на поверхности этой капли. На фиг. 3 в качестве примера приведены экспериментально полученные термозависимости поверхностного натяжения σ_i(t_i) загрязненного образца аморфного сплава Fe-В при его нагреве (•) 9 и охлаждении (о) 10, а на фиг. 4 термозависимости плотности d_i(t_i) загрязненного образца аморфного сплава Fe-В при его нагреве (•) 11 и охлаждении (о) 12. Также в качестве примера отмечены разности 13 - Δ_σi{σ_i(t_i)} и 14 - Δ_di{d_i(t_i)} при нагреве 9 и 11 и охлаждении 10 и 12 данного образца сплава для одной из температур t_i=1330°C. В ходе эксперимента сигналы фотоприемника U_fi преобразуют в компьютере 2 в виде i - изображений капли изучаемого расплава, по силуэтам этих изображений вычисляют термозависимости поверхностного натяжения σ_i(t_i) и плотности d_i(t_i) капли изучаемого образца металлического сплава, данные запоминают в компьютерной памяти и сводят в таблицу Rxel. В процессе охлаждения вышеописанного образца от заданной максимальной температуры t_max до температуры τ_пл0 начала плавления этого образца посредством первого дифференциального усилителя 4 определяют разности модулей поверхностного натяжения 13 σ_i(t_i) и плотности 14 d_i(t_i)для каждой из температур t_i термозависимостей σ_i(t_i) и d_i(t_i) при нагреве и охлаждении расплавленного образца:The study of the surface tension of metal alloys through the proposed utility model is as follows. Prepare the studied sample of a fixed mass equal to 10 ÷ 40 grams, which is placed on a slice of a cylindrical substrate. The horizontalness of the substrate is controlled so that by means of a photodetector coaxial with the horizontal electric furnace 1, the sample under study can be observed on the computer display 2. The electric furnace 1 is closed, air is pumped out of it and helium is pumped. Turn on the electric furnace 1 and carry out an experiment controlled by computer 2, with a certain temperature gradient δ (t), in the form of a heating cycle, melting from temperature t _PL0 at each temperature t _i , up to a given maximum temperature t _max , and cooling the sample metal alloy. In FIG. Figure 2 shows a photograph of a drop of melt of a contaminated sample on a substrate at a temperature t _i = 1440 ° C with stains of pollution on the surface of this drop. In FIG. Figure 3 shows, by way of example, the experimentally obtained temperature dependences of the surface tension σ _i (t _i ) of a contaminated sample of an amorphous Fe-B alloy when it is heated (•) 9 and cooled (o) 10, and in FIG. 4 temperature dependences of the density d _i (t _i ) of a contaminated sample of an amorphous Fe-B alloy when it is heated (•) 11 and cooled (о) 12. Also, differences 13 - Δ _σi {σ _i (t _i )} and 14 are noted as an example - Δ _di {d _i (t _i )} when heating 9 and 11 and cooling 10 and 12 of this alloy sample for one of the temperatures t _i = 1330 ° C. During the experiment, the signals of the photodetector U _{fi are} converted in computer 2 in the form of i - images of a drop of a studied melt, the temperature dependences of the surface tension σ _i (t _i ) and density d _i (t _i ) of a drop of a studied sample of a metal alloy are calculated from the silhouettes of these images, the data is stored in computer memory and tabulated Rxel. In the process of cooling the above-described sample from a given maximum temperature t _max to a temperature τ _{pl0 of the} onset of melting of this sample by means of the first differential amplifier 4, the differences in the surface tension moduli 13 σ _i (t _i ) and density 14 d _i (t _i ) for each of the temperatures t _{i of the} temperature dependences σ _i (t _i ) and d _i (t _i ) when heating and cooling the molten sample:

Δ_di=|d_{i охл}|-|σ_{i нагр}|;Δ _di = | d _{i cool} | - | σ _{i load} |;

Δ_σi=|d_{i охл}|-|σ_{i нагр}|Δ _σi = | d _{i cool} | - | σ _{i heat} |

а затем суммируют эти разности 13 и 14 посредством суммирующего усилителя 5, для поверхностного натяжения в виде Σ(Δ_σi) и плотности в виде Σ(Δ_di) Кроме того, в случае использования интегратора, выполненного например, на одном из операционных усилителей счетверенной вышеуказанной микросхемы LM 324 в качестве суммирующего усилителя 5, можно использовать площади 15 и 16, ограниченные термозависимостями поверхностного натяжения σ_i(t_i) и плотности d_i(t_i) при нагреве и охлаждении. Значения разностей поверхностного натяжения в виде Σ(Δ_σi) подают на один из входов второго дифференциального усилителя 7, причем после того, как завершена работа с данными поверхностного натяжения σ_i(t_i), аналогичные процедуры способа осуществляют с данными плотности d_i(t_i) в виде Σ(Δ_di). На другом входе второго дифференциального усилителя 7 посредством регулятора порога срабатывания второго дифференциального усилителя 6, управляемого компьютером 2, задают пороговые значения Σ(Δ_di)_пор, Σ(Δ_σi)_пор=ψ{d_i(t_i), σ_i(t_i)}_нагр. которые отражают вычисленные термозависимости поверхностного натяжения σ_i(t_i) и плотности d_i(t_i) расплавленной капли изучаемого образца металлического сплава во время цикла нагрева: При относительной величине суммы Σ(Δ_i), превышающей относительную погрешность измерений плотности δ_di=1%, и относительную погрешность измерений поверхностного натяжения δ_σi=3% на заданную величину, например вдвое, т.е: Σ(Δ_di)≥2% и Σ(Δδ_σi)≥6%, на выходе второго дифференциального усилителя 7 получают импульсный сигнал, которым запускают блок сигнализации 8. Сигнал тревоги с выхода блока сигнализации 8 свидетельствует о загрязнении вышеуказанного образца. Образец признают некачественным, результаты эксперимента признают неудовлетворительными, их могут даже аннулировать и оповестить об этом изготовителя образца, после чего после предоставления нового образца этого же сплава осуществляют новый эксперимент.and then these differences 13 and 14 are summarized by means of summing amplifier 5, for surface tension in the form of Σ (Δ _σi ) and density in the form of Σ (Δ _di ) In addition, in the case of using an integrator made, for example, on one of the operational amplifiers quadrupled above LM 324 microcircuit as a summing amplifier 5, it is possible to use areas 15 and 16, limited by the temperature dependence of surface tension σ _i (t _i ) and density d _i (t _i ) during heating and cooling. The values of the surface tension differences in the form of Σ (Δ _σi ) are fed to one of the inputs of the second differential amplifier 7, and after the work with the surface tension data σ _i (t _i ) is completed, similar procedures of the method are carried out with the density data d _i (t _i ) in the form Σ (Δ _di ). At the other input of the second differential amplifier 7, the threshold values Σ (Δ _di ) of the _pores , Σ (Δ _σi ) of the _pores = ψ {d _i (t _i ), σ _i (t _i )} _load which reflect the calculated temperature dependences of the surface tension σ _i (t _i ) and density d _i (t _i ) of the molten drop of the studied metal alloy sample during the heating cycle: When the relative value of the sum Σ (Δ _i ) exceeds the relative error of density measurements δ _di = 1 %, and the relative measurement error of surface tension δ _σi = 3% for a given value, for example, twice, i.e.: Σ (Δ _di ) ≥2% and Σ (Δδ _σi ) ≥6%, at the output of the second differential amplifier 7 receive a pulse the signal that triggers the alarm unit 8. Sig al alarms with alarm output unit 8 indicates the above sample contamination. The sample is recognized as poor-quality, the results of the experiment are recognized as unsatisfactory, they can even be canceled and the manufacturer of the sample can be notified about this, after which, after providing a new sample of the same alloy, a new experiment is carried out.

Для термозависимостей, приведенных на фиг. 3 и фиг. 4, относительные значения величин Σ(Δ_σi) для поверхностного натяжения σ_i(t_i)и Σ(Δ_di) плотности d_i(t_i) составляют, соответственно Σ(Δ_σi)=13,7%; Σ(Δ_di)=3,6%, что объективно свидетельствует о достоверном загрязнении образца изучаемого сплава. Необходимо отметить, что преимущественное значение для принятия решения о степени загрязнения образца имеет оценка величины Σ(Δ_σi) для поверхностного натяжения σ_i(t_i). Величина Σ(Δ_di) для плотности d_i(t_i)имеет вспомогательное значение, причем не из-за большей величины Σ(Δ_σi) для поверхностного натяжения σ_i(t_i) по сравнению с величиной Σ(Δ_di) для плотности d_i(t_i). Это происходит вследствие существенно большего влияния на поверхностное натяжение σ_i(t_i) во первых, загрязнений, например наличия фосфора Р в сплаве, при физико-химических процессах, связанных с изменением поверхностного натяжения σ_i(t_i) расплавленной капли образца металлического сплава, во вторых, изменений температуры t_i. С учетом вышеизложенного, для вышеприведенного примера целесообразно осуществить повторный эксперимент с новым образцом сплава.For the temperature dependencies shown in FIG. 3 and FIG. 4, the relative values of Σ (Δ _σi ) for the surface tension σ _i (t _i ) and Σ (Δ _di ) of the density d _i (t _i ) are respectively Σ (Δ _σi ) = 13.7%; Σ (Δ _di ) = 3.6%, which objectively indicates reliable contamination of the sample of the studied alloy. It should be noted that the assessment of Σ (Δ _σ i) for the surface tension σ _i (t _i ) is of primary importance for deciding on the degree of contamination of the sample. The quantity Σ (Δ _di ) for the density d _i (t _i ) has an auxiliary value, and not because of the larger value of Σ (Δ _σi ) for the surface tension σ _i (t _i ) in comparison with the value of Σ (Δ _di ) for the density d _i (t _i ). This is due to a significantly greater effect on the surface tension σ _i (t _i ) firstly of contaminants, for example, the presence of phosphorus P in the alloy, during physicochemical processes associated with a change in the surface tension σ _i (t _i ) of a molten drop of a sample of a metal alloy, secondly, temperature changes t _i . In view of the foregoing, for the above example, it is advisable to re-experiment with a new alloy sample.

Claims

1. A device for studying the surface tension and density of a sample of a metal alloy placed on a substrate in a horizontal electric furnace, containing a photodetector connected to a computer, characterized in that the first differential amplifier, the second differential amplifier, summing amplifier, and the threshold threshold of the second differential amplifier are introduced , the first and second inputs of the first differential amplifier are connected to the computer, and its output is connected to the input of the summing amplifier, output One summing amplifier is connected to one of the inputs of the second differential amplifier, the other input of the second differential amplifier is connected to the output of the threshold regulator of the second differential amplifier, and the output of the second differential amplifier is connected to a computer.

2. The device according to p. 1, characterized in that the threshold regulator of the second differential amplifier is made in the form of a digital potentiometer.

3. The device according to p. 1, characterized in that the input of the threshold regulator of the second differential amplifier is connected to a computer.

4. The device according to claim 1, characterized in that an integrator is used as a summing amplifier.