SU408198A1 - Прибор для измерения поверхностного натяжения - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к приборам дл  определени  физико-химических констант вещества .

Известны приборы дл  измерени  поверхностого нат жени  твердых тел, основанные на .методах растворени  .вещества «нейтральной капли, «нулевой ползучести, скола кристаллов , щлифовани  и др.

Однако известные приборы позвол ют лищь оценить величину поверхностого нат жени .

Наиболее надежные данные дл  .металлов получают методом нулевой ползучести.

Известный прибор, в котором использовано  вление «нулевой ползучести, позвол ет обнаружить только область, а не линию «нулевой ползучести, что вносит в результаты, измерени  большую погрещность, требует использовани  больщого числа образ-цов дл  проведени  одного эксперимента, дает большую погрешность измерений, .котора  может превыщать 10%.

Целью изобретени   вл етс  повыщение точности измерений.

Дл  этого прибор содержит компенсационное устройство в виде механического рычага с компенсационным грузом и средство дл  перемещени  груза, например электромагнит, причем один конец рычага соединен с колечКО .М образца, а на другом его конце расположено зеркальце оптической системы отсчета.

Изобретение по снено чертежами.

На фиг. 1 по снена иде , реализуема  в приборе; на фиг. 2 приведена схема прибора.

Иде , реализуема  в приборе, состоит в следующем.

Пусть образец цилиндрической формы из исследуемого металла подвешен за один конец .

В узком заштрихованном участке (области ползучести) при помощи цилиндрической градиентной печи создаетс  температура, при которой наблюдаетс  заметна  ползучесть металла ( 0,95 пл, где tn.li - температура плавлени , °С). Вес нижней части образца от пунктирной линии - Р.

Под действием сил поверхностного нат жени  этот участок будет сжиматьс , стрем сь создать минимальную поверхность при заданном неизменном объеме (цилиндрическа  форма участка будет переходить в сферическую ), образец будет сжиматьс .

Если к образцу приложить внешнюю силу РО, компенсирующую действие сил поверхпостного нат жени , то не будет происходить ползучести материала, т. е. будет иметь место так называема  «нулева  ползучесть. В рассматриваемом случае на участок проволоки , подвергающийс  ползучести, действует внешн   сила Р. Если Р , РО, то образец будет сжиматьс  (укорачиватьс ), при - удлин тьс . Условие Р РО означает полную компенсацию действи  сил поверхностного нат жени  весом нижней части образца. При этом поверхностное нат жение определ етс  формулой „ А где а - поверхностное нат жение, г - радиус образца. Пусть условие эксперимента таково, что Р РО- Л.л.  компенсации действи  сил поверхностного нат жени  нужно приложить к нижней части образца некоторую дополнительную силу / так, чтобы выполн лось условие Р + Р.Тогда поверхностное нат жение определитс  формуЛОЙ а + / кг Отсюда видно, что задача определени  поверхностного нат жени  а сводитс  к нахождению сил / и Я при известном радиусе образца г. ,-..чf Предложенный прибор позвол ет создавать и измер ть силу }, а также определ ть величину р. Прибор дл  измерени  поверхностного нат жени  металлов в твердом со сто нии содержит (фиг. 2) стекл нную камеру 1, Б которой можно создать вакуум ;( il.O- тор-) или инертную среду через отвод 2,Стержень 3 ,с-упоро-м 4, образующий механический |рычаг, .который вместе с зеркальцем 5, осветителем 6 и шкалой 7 образует оптичвскую -систему отсчета, компенсационный груз ,8 известного веса Р, дополнительный груз 9 из того же материала, что образец, пане -ь Ли, укрепл емую на ..боковом отводе при помощи койароаы-х фланцев 11, с держате ем образца 12 к вводами 13-15 дл  печи 16 и.д&у-х . (Механический рычаг 3 должен быть изготовлен .из 1неферромагнитного материала, недефор .мирук щегос  при рабочей температуре, а компенсационный груз 8 - из ферромагнитHOfo .-материала. Прибор -работает следующим образом. Образец 1-7 .в жиде тонкой нитн с /колечком йа одйом |КОнде жестко прикреплен другим кондом .к .держателю 12. После откачки н последующего заполнени  -камеры водородом при давлении -1-2 тор образец подвергаетс  йчистже в ;газово.м разр де, подава  необхоДймое напр жение ,между электродами 13 и . 18. .После .-этого образ.ец отжимают при температуре 0,90 .пл в течение 2-3 час. Затем .зец нагревают до температуры ползуче-сти ,. Положение «зайчнка па шкале 7 в этот момент принимают за нулевое, при этом определ ют положение компенсационного груза /о. которое обеспечивает равновесное состо ние рычага. Через 2-3 часа в результате ползучести образец может сжиматьс  или раст гиватьс  в зависимости от соотношени  между Р и PQ. Это фиксируетс  смещением «зайчика вниз или вверх. Момент начала ползучести определ ют достаточно точно, так как рассто ние шкалы от упора 4 в 200-250 ра,з больше величины L (фиг. 2). Пере.меща  компенсационный груз 8 при помощи электромагнита 19, создают дополнительную силу /, котора  преп тствует изменению размера образца в результате ползучести , а «зайчик в это врем  удерживаетс  около нул . Пусть новое положение компенсационного груза, при котором «зайчик удерживаетс  около нул , будет /. Тогда из условий равновеси  рычага, когда компенсационный груз занимает положение / и /о, определ етс  дополнительна  сила /; / P-f , где Д/ - /о - /. Затем, увеличив дополни- / t-eP f Л« 1. 1 4,ltJ. . у и . л -llltJ/Л - ЧШ тельную нагрузку на образец тельную нагрузку на образец при помощи компенсационного груза, дают возможность компенсационного груза, дают образцу раст нутьс  до образовани  небольшой шейки на участке ползучести. Отрезав нижнюю от шейки часть образца и взв7сиГ ее,найдём весТГтогдГп ол7ч7м вьГ ражение Р+Р которое позвол ет рассчитать поверхностное нат жение исследуемого материала. Погрешность измерени  поверхностного нат жени  твердого материала на приборе не превышает 1% при коэффициенте надежности 99,00%. Предмет изобретени  Прибор дл  измерени  поверхностного на жени  металлов в твердом состо нии в обасти их ползучести, состо щий из закрытой камеры с отводами дл  создани  в ней вакуума или среды, печи, держател  образца и ермопар, отличающийс  тем, что, с цеью повышени  точности измерений, он соержит компенсационное устройство в виде еханического рычага с компенсационным рузом и средство дл  перемещени  груза, наример электромагнит, причем один конец ычага .соединен с колечком образца, а на ругом его -конце расположено зеркальце опической системы отсчета.

Фиг.