Obrabotka Metallov 2013 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (58) 2013 87 ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ФЦП дого оксида (SiO 2 – 25-45 %; Al 2 O 3 – 10-35 %; MgO – 15-25 %; СаО – 5-15 %) на КТР сплава в твердом (закристаллизованном) состоянии при температуре 400 °С. КТР соответствующих составов симиналов были установлены экспериментально при изме- рениях, выполненных на дифференциальном ди- латометре марки NETZSCH DIL 402С [6]. Дила- тометр (рис. 1) состоит из цилиндра, сделанного из материала с известным КТР, который закре- плен одним концом и помещен в нагреватель. В конце цилиндра располагается образец. Напро- тив образца устанавливается стержень, сделан- ный из того же материала, что и цилиндр. Дру- гой конец стержня соединяется с устройством, способным фиксировать даже очень малое изме- нение своего положения. Нагревание простран- ства вокруг образца вызывает его расширение, а также расширение цилиндра. Если КТР образца отличается от КТР материала аппаратуры, то ко- нец стержня сместится на расстояние, зависящее от длины образца и разницы КТР образца и ма- териала аппаратуры. Для определения истинно- го КТР образца необходимо вводить коррекцию на расширение материала аппаратуры. Образец, который помещается против пло- ской стенки измерительной системы, при на- гревании перемещается в горизонтальном направлении пружинным толкателем. Это пере- мещение образца относительно либо цилиндра системы, либо второго стержня-толкателя из- меряется с помощью LVDT (линейный датчик дифференциальной переменной). Элементы системы измерения и тяги, как правило, сделаны из керамики – оксида алюми- ния или оксида кремния (кварца). Средний КТР кварца во всем изучаемом интервале температур составляет лишь 0,55 ⋅ 10 –6 К –1 , поэтому попра- вочный коэффициент, учитывающий расшире- ние материала аппаратуры, достаточно мал. В настоящей работе в качества стандартного образца использован образец из вольфрама опре- деленной длины. Условием к получению хоро- ших достоверных результатов исследований яв- ляется равномерность температуры по образцу и стандарту, оба из которых должны быть пло- скими, с параллельными торцами. Дифференци- альная точность улучшается, если неизвестный и стандартный образцы близки по характеристи- кам теплового расширения. Кривые, полученные на дилатометре, харак- теризующие влияние отдельных оксидов на ве- личину КТР, показаны на рис. 2. При определенной концентрации стекло- образного оксида кремния возникает пик, харак- теризующий резкое снижение КТР, считается, что это обусловлено способностью сетки, об- разованной кремнекислородными тетраэдрами, «поглощать» расширение за счет изгиба связей в структурных пустотах. Определенный диа- пазон концентрации промежуточного оксида алюминия уменьшает КТР за счет снижения концентрации немостиковых атомов кислорода и, следовательно, удаления этих сильно асимме- тричных связей. При повышенных концентраци- ях оксидов кальция и магния КТР уменьшается, это происходит благодаря упрочнению решетки Рис. 1. Внешний вид дифференциального дилатометра марки NETZSCH DIL 402С Рис. 2. Влияние концентрации компонентов симиналов на КТР: 1 – SiO 2 ; 2 – Al 2 O 3 ; 3 – MgO; 4 – CaO