Главная > Разное > Диаграммы равновесия металлических систем
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Методы определения проводимости

В принципе измерение проводимости очень просто, но для получения точных результатов необходимо соблюдение некоторых предосторожностей. Сплавы, используемые для этой цели, должны быть очень чистыми; следует также позаботиться о том, чтобы они не загрязнялись при работе.

Если нужно получить абсолютные значения удельной проводимости (в отличие от относительного сопротивления образца при разных температурах), в расчетные формулы входят данные о размере и форме образцов. В этих случаях необходимо применять плотные материалы, свободные от всякого рода дефектов, и это является на практике серьезным ограничением. При исследовании очень пластичных сплавов, из которых может быть изготовлена проволока, трудностей не возникает; удовлетворительные результаты получаются также для менее вязких сплавов, обладающих пластичностью, достаточной для ковки на прутки или холодной прокатки на лист. Однако многие сплавы слишком хрупки и их можно исследовать только в литом состоянии. Для получения однородных гладких стержней следует применять специальные методы (например, отсос в стеклянные трубки), но это не всегда дает удовлетворительные результаты. Во всех случаях, когда имеются сомнения в плотности образцов, соответствующие сечения следует просмотреть под микроскопом, чтобы убедиться в отсутствии пористости.

Для определения сопротивления есть два точных метода — измерение двойным мостом Кельвина и методом падения потенциала. В методе двойного моста образец составляет одно плечо специальной цепи Витстона и сопротивление измеряется в условиях баланса. Это, повидимому, самый точный метод измерения малых сопротивлений при комнатных температурах, но при более высоких температурах он не так удобен, так как для получения достаточной точности необходим большой ток

и, если нужна непрерывная запись, его приходится поддерживать в течение длительного периода.

В потенциометрическом методе измеряется падение напряжения на образце, если известен протекающий через него ток. Ток определяют, измеряя падение напряжения на стандартном сопротивлении, включенном последовательно с образцом. Для большей точности оба эти измерения следует производить потенциометром. Желательно повторять замеры по крайней мере при двух различных значениях тока; кроме того, измеряя потенциал на образце при выключенном токе, следует проверить, имеются ли блуждающие термоэлектрические и другие э. д. с.

Рис. 159. Расположение контактов при измерении электропроводности

Потенциометрический метод требует присоединения к образцу четырех проводов; Хаутон [181] описал наиболее подходящие для этого устройства. На схеме рис. 159, а ток подается по проводам а потенциал измеряется через подводы Комбинировать подводы в пары, как показано на рис. 159, б, неправильно, так как измеренное падение потенциала, а отсюда и сопротивление включают контактные сопротивления токовых подводов, которые могут быть сравнительно большими.

Характеристики, требующиеся для подводов отличаются от характеристик для Подводы должны иметь малое неизменное сопротивление, что не так важно для особенно если измерения проводятся потенциометром. Важно, чтобы подводы были закреплены точно в одном положении, а также желательно, чтобы они с образцом не создавали сколько-нибудь заметной т. э. д. с. Однако в связи с тем, что температура образца во всех прецизионных работах должна быть постоянна по длине, это требование не является существенным.

Приборы для измерений сопротивления при высоких температурах разрабатывали многие исследователи. Одним из первых был Сальдау [182]. Хаутон и Грифитс [183] сконструировали установку для непрерывной записи кривых сопротивление — время и температура — время, применив двухнитевой регистрирующий прибор. Установка разрешает одновременно записывать падение напряжения на образце в печи и на стандартном сопротивлении, так что сопротивление определяется непосредственно, даже если меняется ток.

При помощи соответствующего переключающего устройства эти измерения можно проводить с интервалами в выключая ток, можно определить паразитную э. д. с. образца и температуру. Использование обратной э. д. с., уравновешивающей исходное падение напряжения, увеличивает длину шкалы прибора, а отсюда — и его чувствительность. На рис. 160 приведена схема установки.

Рис. 160. Прибор для снятия кривых электросопротивление — время и температура—время: -источник тока: 2— гальванометр, регистрирующий попеременно падение потенциала на образце при включенном и при выключенном токе; -гальванометр, регистрнрующийпопеременно па. деиие потенциала на стандартном сопротивлении, когда включен ток, и температуру образца, когда ток выключен; 4— стандартное сопротивление; 5 — образец; 6 — термопара; 7 — выключатель

Рис. 161. Зависимости, поясняющие дифференциальный метод Штокдаля получения кривых электросопротивление — температура

Описано также устройство для автоматического совмещения кривых сопротивления и температуры для получения графической зависимости сопротивление — температура.

В некоторых случаях на границе фаз изменение направления кривой сопротивление—температура невелико и его трудно определить. Штокдаль [184] разработал дифференциальный метод, преодолевающий эту трудность в том случае, если имеют дело не более чем с одним фазовым превращением.

На рис. показана линия предельной растворимости -фазы.

Пусть два сплава составов а и в вместе нагреваются в печи, и через них проходит одинаковый ток. Измерение падений напряжения на обоих сплавах дает возможность нанести на график разницу. Пока не происходит превращений, разница бывает постоянной или выражается плавной кривой. Когда сплав а достигает границы, на кривой получается резкий излом;

когда превращение происходит в сплаве в, то наблюдается второй излом и противоположном направлении. Достигаемую точность можно оценить на рис. 161 (б) (данные Хаутона) [185], на котором показаны гипотетические кривые сопротивление — температура двух сплавов и дифференциальная кривая. На каждой кривой сопротивление — температура имеется слабый излом. Хаутон указал, что новизна метода заключается в построении кривых по экспериментальным данным его методом обратных кривых в противоположность обычным кривым охлаждения в термическом анализе. Правильнее, однако, сравнивать его с методом построения дифференциальной кривой охлаждения (см. главу 11). Метод Хаутона довольно остроумен, дает заметное увеличение чувствительности. При таком способе работы каждый сплав служит эталоном по отношению к другому и появляется возможность одновременно получать два результата.

Рис. 162. Принципиальная схема установки для работы по методу Штокдаля

В дискуссии по работе Штокдаля Хаутон показал, как можно небольшим изменением устройства, применив контроль скорости нагрева печи, сделать его полностью автозаписывающим. Принципиальная схема прибора показана на рис. 162. Два исследуемых сплава включены в плечи моста Витстона, а записывающий прибор дает отклонения, пропорциональные разнице падений напряжений на каждом образце.

Финк и Вилли [186] применили метод измерения сопротивлений для исследования алюминиевых сплавов при высоких температурах. Они работали с большой печью, в которой помещалось 12 образцов, заключенных в алюминиевый цилиндр; на всей длине цилиндра изменение температуры не превышало 1°. Образцы размером 23X1 см были изготовлены из холоднокатаного листа, разделены изоляционными оправами, фиксировались в цилиндре системой нихромовых полос и острых ножей, от которых были взяты подводы к измерительной аппаратуре.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление