RU2271534C1 - Способ определения коэффициента линейного теплового расширения - Google Patents
Способ определения коэффициента линейного теплового расширения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2271534C1 RU2271534C1 RU2004131816/28A RU2004131816A RU2271534C1 RU 2271534 C1 RU2271534 C1 RU 2271534C1 RU 2004131816/28 A RU2004131816/28 A RU 2004131816/28A RU 2004131816 A RU2004131816 A RU 2004131816A RU 2271534 C1 RU2271534 C1 RU 2271534C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crystal lattice
- coefficient
- period
- thermal expansion
- linear expansion
- Prior art date
Links
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам определения коэффициента теплового расширения твердых тел в широком диапазоне температур. В способе предварительно определяют период кристаллической решетки для нитевидного монокристалла рентгеноструктурным методом. Рассчитывают зависимость изменения периода кристаллической решетки от температуры и с учетом указанной зависимости определяют искомый коэффициент. Технический результат - снижение трудоемкости способа. 1 табл.
Description
Изобретение относится к способам определения коэффициента теплового расширения твердых тел в широком диапазоне температур.
Известен способ определения термического коэффициента линейного расширения, заключающийся в том, что исследуемое вещество наносят в виде слоя на две подложки и измеряют деформацию изгиба образцов и температуру (Авторское свидетельство СССР №693191, М. Кл. G 01 N 25/16, 25.10.1979).
Известен способ определения температурного коэффициента линейного расширения твердых материалов, включающий измерение приращения температуры исследуемого образца и его удлинения путем регистрации электрической емкости конденсаторного датчика перемещений (Авторское свидетельство СССР №1449880, М. Кл. G 01 N 25/16, 07.01.89 г.).
Известен способ определения теплового расширения твердых веществ в широком диапазоне температур, включающий нагрев исследуемого образца, а также измерение его температуры и удлинения (Авторское свидетельство СССР №575551, М. Кл. G 01 N 25/16, 05.10.1977).
Недостатком способов являются ограниченные функциональные возможности.
Наиболее близким по достигаемому результату является способ, по которому образец нагревают ступенчато, измеряют параметры образца в холодном и нагретом состояниях и вычисляют коэффициент линейного теплового расширения (Авторское свидетельство СССР №913195, М. Кл. G 01 N 25/16, 15.03.1982).
Недостатком является трудоемкость способа и ограниченные функциональные возможности.
Технический результат изобретения - снижение трудоемкости способа, возможность прогнозирования коэффициента линейного теплового расширения материала путем расчета по формуле, а также расширение функциональных возможностей за счет расширения диапазона температур. Причем коэффициент линейного теплового расширения материала рассчитывается при различных уровнях температур по сравнению с прототипом.
Технический результат изобретения достигается за счет того, что в способе определения коэффициента линейного теплового расширения, по которому его вычисляют по формуле, в отличие от прототипа определяют период кристаллической решетки для нитевидного монокристалла рентгеноструктурным методом, а затем по формуле
где Δа0 - изменение периода кристаллической решетки вследствие теплового воздействия;
е=1,6*10-19, Кл - величина взаимодействующих зарядов, равная заряду электрона;
π=3,14;
ε0=8.85*10-12 Кл2/нм2 - электрическая постоянная;
а0 - период кристаллической решетки;
ΔT - изменение температуры;
с1 v - теплоемкость атома при постоянном объеме,
рассчитывают зависимость изменения периода кристаллической решетки от температуры, а коэффициент теплового расширения кристаллической решетки определяется как
α=Δa0/(2a0ΔT).
Кроме того, период кристаллической решетки можно определить по справочным данным (Кристаллография и дефекты кристаллической решетки. Учебник для вузов /Новиков И.И., Розин К.М. М.: Металлургия, 1990, 336 с.).
Пример конкретной реализации способа
Для рентгеноструктурного анализа изготавливаются образцы. Монолитные образцы в форме шлифов изготавливают из исследуемого материала обычными механическими способами и перед съемкой подвергают электролитической полировке для снятия наклепа. Плоские шлифы подготавливают для съемки с помощью электролитического травления для снятия деформированного слоя. При съемке на просвет образцы должны электролитически утоньшаться до тонкой фольги.
Для определения периодов кристаллической решетки необходимо измерить межплоскостные расстояния, проиндицировать дифракционные отражения и, зная связь между межплоскостным расстоянием, индексами отражающих плоскостей и периодами решетки, рассчитать последние (С.С.Горелик, Л.Н.Расторгуев, Ю.А.Скаков. Рентгенографический и электронно-оптический анализ. М.: Металлургия, 1970, 366 с.).
Методами прецизионного определения периода кристаллической решетки могут служить следующие:
- асимметричная съемка с расчетом по последним линиям;
- метод съемки на больших расстояниях в широком расходящемся пучке;
- метод съемки с независимым эталоном;
- безэталонный метод при обратной съемке и др.
исследуемого материала (Н.Н.Качанов, Л.И.Миркин. Рентгеноструктурный анализ. М.: Машгиз, 1960, 216 с.).
Расчет изменения периода кристаллической решетки вследствие повышения температуры основан на учете изменения энергии связи двух разноименных зарядов в кристаллической решетке. Зависимость изменения периода кристаллической решетки от температуры имеет следующий вид
где Δа0 - изменение периода кристаллической решетки вследствие теплового воздействия;
е=1,6*10-19, Кл - величина взаимодействующих зарядов, равная заряду электрона;
π=3,14;
ε0=8.85*10-12 Кл2/нм2 - электрическая постоянная;
a0 - период кристаллической решетки;
ΔT - изменение температуры;
с1 v - теплоемкость атома при постоянном объеме. В соответствии с законом Дюлонга и Пти
с1 v=cv/Na=3k=4.1421*10-23 Дж/К,
где NA - число Авогадро; k - постоянная Больцмана.
Для кристаллической решетки коэффициент теплового расширения определяется как
α=Δa0/(2a0ΔT).
Результаты расчета для некоторых металлов при ΔТ=20° приведены в таблице.
| Таблица | |||
| Символ элемента | Величина коэффициента α, К-1 | ||
| расчетная | экспериментальная | погрешность % | |
| Cu | 1,627*10-5 | 1,67*10-5 | 2,6 |
| Au | 1,836*10-5 | 1,45*10-5 | 26,6 |
| Fe | 1,291*10-5 | 1,21*10-5 | 6,6 |
Экспериментальные значения использованы из справочника (Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике. - М.: Наука, 1982, с.71). Из таблицы видно, в частности, что расхождение результатов расчета коэффициента линейного теплового расширения для меди составляет 2,6%.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет снизить трудоемкость за счет расчета по формуле, в свою очередь, расчет в широком диапазоне температур расширяет функциональные возможности способа.
Claims (1)
- Способ определения коэффициента линейного теплового расширения, по которому вычисляют коэффициент линейного теплового расширения по формуле, отличающийся тем, что предварительно определяют период кристаллической решетки для нитевидного монокристалла рентгеноструктурным методом, а затем по формулегде Δа0 - изменение периода кристаллической решетки вследствие теплового воздействия;е=1,6·10-19, Кл - величина взаимодействующих зарядов, равная заряду электрона;π=3,14;ε0=8.85·10-12 Кл2/нм2 - электрическая постоянная;а0 - период кристаллической решетки;ΔT - изменение температуры;c1 v - теплоемкость атома при постоянном объеме,рассчитывают зависимость изменения периода кристаллической решетки от температуры, а коэффициент линейного теплового расширения кристаллической решетки определяют как α=Δa0/(2a0ΔT).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004131816/28A RU2271534C1 (ru) | 2004-11-01 | 2004-11-01 | Способ определения коэффициента линейного теплового расширения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004131816/28A RU2271534C1 (ru) | 2004-11-01 | 2004-11-01 | Способ определения коэффициента линейного теплового расширения |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2271534C1 true RU2271534C1 (ru) | 2006-03-10 |
Family
ID=36116198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004131816/28A RU2271534C1 (ru) | 2004-11-01 | 2004-11-01 | Способ определения коэффициента линейного теплового расширения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2271534C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2318180C1 (ru) * | 2006-09-05 | 2008-02-27 | Открытое акционерное общество "Государственное машиностроительное конструкторское бюро "Вымпел" им. И.И. Торопова" | Способ определения перемещения объектов при теплопрочностных испытаниях |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1449880A1 (ru) * | 1987-07-17 | 1989-01-07 | Предприятие П/Я Г-4126 | Способ определени температурного коэффициента линейного расширени твердых материалов |
| US20020167988A1 (en) * | 2001-03-16 | 2002-11-14 | Arizona Board Of Regents | Method for determining a coefficient of thermal expansion and apparatus therefor |
| US20040066831A1 (en) * | 2000-06-30 | 2004-04-08 | Satish Shivaswamy | Method for determining effective coefficient of thermal expansion |
-
2004
- 2004-11-01 RU RU2004131816/28A patent/RU2271534C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1449880A1 (ru) * | 1987-07-17 | 1989-01-07 | Предприятие П/Я Г-4126 | Способ определени температурного коэффициента линейного расширени твердых материалов |
| US20040066831A1 (en) * | 2000-06-30 | 2004-04-08 | Satish Shivaswamy | Method for determining effective coefficient of thermal expansion |
| US20020167988A1 (en) * | 2001-03-16 | 2002-11-14 | Arizona Board Of Regents | Method for determining a coefficient of thermal expansion and apparatus therefor |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2318180C1 (ru) * | 2006-09-05 | 2008-02-27 | Открытое акционерное общество "Государственное машиностроительное конструкторское бюро "Вымпел" им. И.И. Торопова" | Способ определения перемещения объектов при теплопрочностных испытаниях |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chen et al. | Mechanical properties of intermetallic phases in multi-component Al–Si alloys using nanoindentation | |
| Pathak et al. | Studying grain boundary regions in polycrystalline materials using spherical nano-indentation and orientation imaging microscopy | |
| Zotov et al. | Evaluation of kinetic equations describing the martensite–austenite phase transformation in NiTi shape memory alloys | |
| Hanabusa et al. | Residual stress and thermal stress observation in thin copper films | |
| Mates et al. | A pulse-heated Kolsky bar technique for measuring the flow stress of metals at high loading and heating rates | |
| Vitzthum et al. | In-situ analysis of the thermoelastic effect and its relation to the onset of yielding of low carbon steel | |
| RU2271534C1 (ru) | Способ определения коэффициента линейного теплового расширения | |
| Uporov et al. | High entropy alloys as strain-sensitive materials | |
| Sumino et al. | Dynamical state of dislocations in germanium crystals during deformation | |
| Bacha et al. | On the determination of true stress triaxiality in sheet metal | |
| Fugate et al. | Specific heats of solid natural neon at five molar volumes and of the separated neon isotopes at P= 0 | |
| Krishna et al. | In-situ investigation of the evolution of microstructure and texture during load reversal of commercially pure titanium using synchrotron X-ray diffraction | |
| JP6198059B2 (ja) | モルタル圧縮強さの推定方法および推定装置 | |
| Sokol et al. | Investigation of mechanical properties of anodized aluminum using dilatometric measurements | |
| RU2293308C2 (ru) | Способ оценивания практических условий для использования упорядоченного сплава в радиационных средах (варианты) | |
| RU2277235C1 (ru) | Способ определения коэффициента теплопроводности твердых тел | |
| Smith | Introduction to phase diagrams | |
| Wilcox | Inelastic deformation and fatigue damage in metals at high homologous temperatures | |
| Molodets et al. | Spall strength of shock-heated zirconium and phase diagram of its high-pressure polymorphic modification | |
| Goedjen et al. | In-situ strain measurements in the Ni/NiO system during high temperature oxidation | |
| RU2111480C1 (ru) | Способ определения температурного коэффициента линейного расширения композиционного материала | |
| RU2328715C1 (ru) | Способ определения модуля упругости монокристаллов в зависимости от температуры | |
| Sun et al. | The investigation of time-dependent springback for AC170PX aluminum alloy at room temperature | |
| Hess et al. | Superfluidity in thin4He films: Comparison of onset on particular crystal facets and on disordered substrates | |
| Li et al. | Explore of warpage origination in WLP and processing influence factors by experiment and theoretical modeling |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061102 |