SU1040379A1

SU1040379A1 - Device for ceramic material specimen bend-testing

Info

Publication number: SU1040379A1
Application number: SU823425092A
Authority: SU
Inventors: Александр Николаевич Андрианов; Виталий Георгиевич Баранов; Юлий Григорьевич Годин
Original assignee: Московский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Физический Институт
Priority date: 1982-04-16
Filing date: 1982-04-16
Publication date: 1983-09-07

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТА НИЯ ОБРАЗЦОВ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ НА ИЗГИБ, содержащее основа-, ние, закрепленный на нем термостатируе мый корпус, размешенные внутри него цилиндрический полый нагреватель с положенными в нем опорами дл закреплени испытуемого образца, нагружатель, пуансон, прибор дл измерени термо-ЭДС В св занные с ним термопары, о т л ч a ю щ е е с тем, что, с целью повышени точности испытаний, пуансон и ; опоры выполнены из материала, обладак щего собственной ионной проводимостью, a устройство снабжено св занной с нагружателем керамической втулкой со CTJ пенчатым осевым отверстием, в более широкой части которого установлен nyateсон , керамическим опорным элементом, установленным на основании и имеющим два продольных отверсти , в которых уоi тановлены опоры, двум дохюлнительными нагревател ми, выполненными в виде (Л пластин, установленных на обращенных один к другому торцах втулки, и с юрноС : fo элемента, термошры установтшны в отверсти х втулки и опорного элемента и закреплевъ у оснбва ний пуансона н опор с возможностью поочередного под . ключе НИЯ Электродов к прибору дл взме термо-ЭДС.. 00 ч1 оA DEVICE FOR TESTING SAMPLES OF CERAMIC BENDING CERAMIC MATERIALS, containing a base, a thermostatted case fixed on it, a cylindrical hollow heater placed inside it with the supports placed in it to fix the test sample, a loader, a plug, a device for measuring thermo-EMF B thermocouples associated with it, so that, in order to improve test accuracy, punch and; the supports are made of a material that has intrinsic ionic conductivity, and the device is equipped with a ceramic sleeve connected to the loader with a CTJ axial hole in the wider part of which is nyateson, a ceramic support element installed on the base and having two longitudinal holes in which yoi Supported supports, two additional heaters, made in the form of (L plates mounted on one end of the sleeve facing one another, and with the YoNo: fo element, the thermal shields installed in the hole x bushing and the support member and at zakreplev osnbva Nij punch n poles to be alternatively administered. Nia Electrode key to the device for vzme thermo emf of ch1 .. 00

Description

Изобретение относитс к испытатеаьвой технике, в частности к устройствам дл испытани образцов керамических материалов на изгиб. Извести) jrcrpoflcTBO дл испытани обрааиов керамических материалов на изгиб, содержащее основание, закреппенный на нем полый нагреватель, размещенные внутри него опоры дл креплени испытуемого образца, пуансон и нагружатепь 1 3Наиболее близким к предпагае ому по техничеасой сущности и достигаемому результату вл етс устройство дл иопытани образцов керамических материалов на изгиб, содержащее основание, закреппеншлй на нем термостатируемый корпус, размещенные внутри него цилиндрический полый нагреватель с расположен№1ми в нем опорами из керамического материала дл закреплени испытуемого образца, нагру сатель, пуансон из керамического магериатш, прибор дл измерени термо-ЭДС и св занные с ним термопары 2 J. Общим недостатком указанных устройств вл етс низка точность испытаний , обусловленна наличием градиентов температуры в образцах, что вызывает . перераспределение кислорода в образце керамического материала, вследствие чег , измен ютс его прочностные свойства. Цель изобретени - повышение точнос ти испыташ1й. Указанна цель достигаетс тем, что в устройстве дл испытани образцов керамических материалов на изгиб, содержащем основание, закрепленный на нем термостатируемый корпус, размещенные вкутри него циттндрический попый нагреватель с расположенными в нем опорами дл закреплени испытуемого образца, на гружатель, пуансон, прибор дл измерени термо-ЭДС и св зашые с ним термопары пуансон и опоры выполнены из материала обладающего собственной ионной проводимостью , а устройство снабжено св занной с нагружателем керамической втулкой со ступе 1чатым осевым отверстием, в более широкой части которого установлен пуа№сон , керамическим опорным элементом, установпенш ш на основании и HMeKrairosi два продольных отверсти , в которых установлены опоры, двум дополнительными нагреватеп ми, выполненными в виде плас ТИ1, установленных на обращенных один к другому торцах втулки, и опорного элемента, термопары установлены в отверсти х Бтугаск и опорного элемента и закреплены у оснований пуансона и опор с возможностью поочередного подключени эпекгродов к прибору дл измерени тер. мо-ЭДС. На чертеже изображена схема предлагаемого устройства. Устройство дл испытани образцов керамических материалов на изгиб содерк жит основание 1, закрепленнь й на нем термостатируемый корпус 2, размешенные внутри него цилиндрический полый нагреватель, выполненный в виде керамической трубы 3 с навитой на нее спиралью 4. Внутри трубы 3 размещены керамическа втулка 5, св занна через шток 6 с нагружателем (не показан), и керамический опорный элемент 7, уста новленный одним своим торцом на основании 1. Во втулке 5 выполнено ступе чатое осевое отверстие 8, в более широкой части которого установлен пуансон 9, выполненный в виде заостренного стержн из материала, обладающего собственной ионной проводимостью, например, из Z O2ИЛИ TtiO. В опорном элементе 7 выполнено два продольных ступенчатых отверсти 10 и 11, в более широкой части которых установлены опоры 12 и 13, выполненные также в виде заостре ных стержней из того же материала, что и пуансон 9. Допрлнительные нагреватели 14 и 15, выполненные в виде пластин, установлень на обращенных один к другому торцах втулки 5 и опорного элемента 7 и соединены с источником питани (не показан). Термопары 16-18, установленные в отверсти х 8,10 и 11 опорного элемента 7 и втулки 5, закреплены у оснований пуансона 9 и опор 12 и 13 и подключены к потенциометру 16 дл регистрации температуры материала опор 12 и 13 и пуансона 9, а по ододрому электроду термопар 17 и 18 подключены через переключатель 19 к пр1ибору 20 дл измерени термо-ЭДС, например ампервольтметру. Термопара 21, служаща дл измерени температуры образца 22, закреплена вблизи него и подключена к свободному канапу потенциометра 16. Устройство работает следующим образом . На опоры 12и 13 устанавливают испытуемый образец 22, герметизируют корпус 2 и создают в нем низкое па{ циальное давление кислорода дл предотвращени окислени образца 22. Включают спираль 4 и нагревают образец 22 до заданной температуры, которую контролируют с помощью термопары 21.The invention relates to a testing technique, in particular to devices for testing samples of ceramic materials for bending. Lime) jrcrpoflcTBO for testing ceramic bending materials containing a base, a hollow heater fixed on it, placed inside it supports for attaching the test specimen, punch and load 1 3 A device that is closest to the estimated and technologically efficient and achievable result is a human device, and a human device is a human device that is a device for a bend. ceramic materials for bending, containing a base, fixed on it a thermostatically controlled housing, a cylindrical hollow heater with inside it with No. 1 in it supported a ceramic material for fixing the test specimen, a load holder, a ceramic magnetic punch, a device for measuring thermo-EMF and associated thermocouples 2 J. A common drawback of these devices is the low test accuracy due to the presence of temperature gradients in the samples, which causes. the redistribution of oxygen in a sample of a ceramic material, due to its variation, changes its strength properties. The purpose of the invention is to improve the accuracy of testing. This goal is achieved by the fact that in a device for testing samples of ceramic materials for bending, containing a base, a thermostatted case fixed on it, placed inside a cittndric back heater with supports in it to fix the test specimen, on a loader, a punch, a device for measuring thermoelectric The EMF and its thermocouples, the punch and supports are made of a material with its own ionic conductivity, and the device is equipped with a ceramic sleeve connected to the loader An axial axial hole, in the wider part of which is installed a plastic support, a ceramic support element, mounted on the base and HMeKrairosi two longitudinal holes in which the supports are installed, two additional heating elements, made in the form of a plate TI1, mounted on facing one The other ends of the sleeve, and the support element, thermocouples are installed in the openings of the Btugask and the support element and fixed at the bases of the punch and supports with the possibility of alternately connecting ephegrodes to the device for measuring ter. mo-emf. The drawing shows a diagram of the proposed device. The device for testing samples of ceramic materials for bending contains a base 1, a thermostatted case 2 fixed on it, a cylindrical hollow heater placed inside it, made in the form of a ceramic pipe 3 with a spiral wound 4. Inside the pipe 3 there is a ceramic sleeve 5 connected through the rod 6 with a loader (not shown), and the ceramic support element 7, mounted with one of its ends on the base 1. In the sleeve 5 there is a step axial hole 8, in the wider part of which Anson 9, made in the form of a pointed rod material having intrinsic ionic conductivity, for example, from Z O2ILI TtiO. In the supporting element 7, two longitudinal stepped holes 10 and 11 are made, in the wider part of which supports 12 and 13 are installed, also made in the form of pointed rods of the same material as the punch 9. Additional heaters 14 and 15, made in the form of plates, mounted on facing each other the ends of the sleeve 5 and the support element 7 and connected to a power source (not shown). Thermocouples 16-18, mounted in holes 8, 10 and 11 of the support element 7 and sleeve 5, are fixed at the bases of the punch 9 and supports 12 and 13 and connected to potentiometer 16 to record the temperature of the material of supports 12 and 13 and punch 9, and Thermocouple 17 and 18 electrodes are connected via a switch 19 to a device 20 for measuring a thermo-emf, for example, an ampere-voltmeter. Thermocouple 21, which serves to measure the temperature of sample 22, is fixed close to it and connected to a free tap of potentiometer 16. The device operates as follows. The test sample 22 is placed on the supports 12 and 13, the case 2 is sealed and a low oxygen pressure is applied in it to prevent oxidation of the sample 22. The coil 4 is turned on and the sample 22 is heated to a predetermined temperature, which is controlled by a thermocouple 21.

Термопары 16-18 при гом показывают температуру нагрева материала опор 12 и 13, а TatuKe пунсона 9. Если на термопарах 16-18 наблюдают различие температур , то смешением керамической тру&1 3 вдоль ее оси наход т область, в которой термопары 16-18 показывают одинаковую температуру. Затем переклку чателем 19 подключают по одному электроду те{Ж10пар 17 и 18 к прибору 20 дл измерени термо-ЭДС, в результате чего образуетс электрическа цепь электрод термопары 17 - ионный проводник материала опоры 13 - образец 22 - ионный проводник материала nyafrсона 9 - электрод термопары 18и прибор 20 дл измерени термо-ЭДС. При наличии градиента температура.: между опорой 13 и пуансоном 9 в испытуемом образце 22 происходит термодиффузи ионов кислорода и перераспределение электрического зар да при этом возникает термо-ЭДС, величина которой определ етс типом материалов образца 22, опор 12 и 13 и пуансона 9. В этом случае прибор 20 покажет разность теримо-ЭДС , развиваемых между опорой 13 и образцом 22, котора будет тем выше, чем больше градиенты температуры концентрации кислорода в образце 22. В месте контакта нагретого керамического образца 22 с опорой 13 и пуансоном 9,Thermocouples 16–18 with homo show the heating temperature of the material of the supports 12 and 13, and TatuKe of the punches 9. If the thermocouples 16–18 show temperature differences, then by mixing the ceramic pipe 1 3 along its axis, there is an area in which the thermocouples 16–18 show the same temperature. Then the switch 19 is connected by a single electrode {telescope 17 and 18 to the device 20 for measuring thermal EMF, resulting in an electrical circuit of the thermocouple electrode 17 - ion conductor of the support material 13 - sample 22 - ion conductor of the nyafrson material 9 - thermocouple electrode 18 and device 20 for measuring thermo-emf. In the presence of a temperature gradient: between the support 13 and the punch 9, thermal diffusion of oxygen ions occurs in the test sample 22 and redistribution of the electric charge causes a thermo-EMF, the value of which is determined by the type of materials of the sample 22, supports 12 and 13 and the punch 9. In In this case, the device 20 will show the difference between the thermal emf developed between the support 13 and the sample 22, which will be the higher, the greater the temperature gradients of oxygen concentration in the sample 22. At the point of contact of the heated ceramic sample 22 with the support 13 and the punch 9,

изготовленными из материала, обладающего собственной ионной проводимостью, развиваетс термо-ЭДС значительно болееmade of a material with intrinsic ionic conductivity, thermo-emf develops much more

высока , чем в термопарах 16-18, иis higher than in thermocouples 16-18, and

следовательно, даже при небольших градиентах температуры 10-15 К между опорой 13 и пуансоном 9 интервал изменени термо-ЭДС будет бопее знач№ тепьным, что позвол ет с высокой точ- Therefore, even at small temperature gradients of 10–15 K between the support 13 and the punch 9, the temperature range of the thermo-emf will be more warm, which allows

востью контролировать изменение температуры по сечению образца 22 при проведении испытаний. При наличии градиента температур по сечению образца 22 включают дополнительные нагреватели 14The ability to control the temperature change over the cross section of sample 22 during testing. In the presence of a temperature gradient over the cross section of the sample 22 include additional heaters 14

и 15 и выравнивают температуру по сечению образца, в результате чего разность термо-ЭДС между контактами опо- . ры 13, пуансона 9 и образца 22 будет равна нулю. Это означает отсутствиеand 15 and equalize the temperature over the cross section of the sample, as a result of which the difference in thermo-EMF between the contacts is suppressed. ry 13, punch 9 and sample 22 will be zero. This means no

градиента температуры в образце 22, а также отсутствие локальных градиентов содержани кислорода в испытуемых керамических материалах. После устранени температурных градиентов в образцеtemperature gradient in sample 22, as well as the absence of local gradients of oxygen content in the tested ceramic materials. After eliminating temperature gradients in the sample

22 включают нагружатель и регистрируют параметры разрушени образца 22, по которым суд т о прочности материала.22 include a loader and record the failure parameters of sample 22, which are used to judge the strength of the material.

Устройство позвол ет повысить точность испытаний керамических материалов за счет устранени градиентов темпе ратуры и кислорода в испытуемых образцах .The device allows improving the accuracy of testing ceramic materials by eliminating temperature and oxygen gradients in the test samples.

Claims

DEVICE FOR TESTING SAMPLES OF CERAMIC MATERIALS FOR A BEND, containing a base, a thermostatic housing fixed on it, a cylindrical hollow heater with support * located in it for fixing the test sample, a load, a punch, a device for measuring thermo-EMF and related thermocouples, p. 4 / h with the fact that, with a chain for increasing test accuracy, the punch and supports are made of a material having its own ionic conductivity, and the device is equipped with by a ceramic sleeve with a stepped axial hole, in the wider part of which a punch is installed, a ceramic support element 'mounted on the base and having two longitudinal holes in which the supports are installed, with two additional heaters made in the form of plates mounted on facing one another the ends of the sleeve and the support element, thermocouples are installed in the holes of the sleeve and the support element and are fixed at the base of the punch in the support with the possibility of alternately connecting the electrodes to the device for measuring thermo-EMF. . J

SU .... 1040379