Порядок выполнения работы
1. Получить у преподавателя образцы дюралюмина в отожженном состоянии и после естественного старения. Измерить их твердость. Ре-зультаты записать в табл. 3.
Изменение твердости дюралюминия при термической обработке
Режим
|
|
| Фазовое старение
|
|
| Зонное
| при 100 °С, мин
|
|
| термической Отжиг Закалка
|
|
| старение
|
|
|
|
|
| обработки
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Твердость НВ, МПа
2. Произвести закалку образцов дюралюмина с температуры
450…500 °С в воду.
3. Измерить твердость дюралюмина после закалки.
4. Провести искусственное старение образцов при температуре
100 °С в течение 10, 20, 30 и 40 мин. Для этого загрузить в печь, нагретую до 100 °С, все образцы и выдержать их в течение 1…2 мин для прогрева-ния по всему сечению. После этого засечь начало времени выдержки по часам. По истечении каждой заданной выдержки вынимать из печи по одному образцу и охлаждать его в воде.
5. Измерить твердость образцов дюралюмина после различных ре-жимов искусственного старения.
6. Построить график изменения твердости при искусственном ста-рении сплава Д1. Сравнить эти значения с его свойствами после зонного старения.
7. Объяснить характер изменения механических свойств дюралю-мина при старении.
Содержание отчета
1. Двойная диаграмма Al–Cu.
2. Краткое описание схемы термообработки дюралюмина. Виды старения после закалки этих сплавов и получаемые свойства.
3. График изменения твердости сплава в процессе искусственного старения.
Контрольные вопросы
1. Какие сплавы на диаграмме алюминий– медь можно упрочнить термообработкой?
2. Как термообработать дюралюминий на максимальную пластич-
ность?
3. Как термообработать дюралюминий на максимальную прочность?
4. Что происходит при зонном старении дюралюминия?
5. Что происходит при искусственном старении дюралюминия?
6. Как термообработать дюралюминий на высокую прочность и коррозионную стойкость?
Л и т е р а т у р а : [1, 2].
Лабораторная работа 4
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ТВЕРДЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ
Цель работы:освоить методику экспериментального определенияудельных объемного и поверхностного сопротивлений диэлектриков и изучить влияние температуры на их электропроводность.
Приборы и принадлежности:установка для измерения электро-сопротивления диэлектриков; набор диэлектриков.
Методические указания
Через диэлектрик, помещенный в постоянное электрическое поле, протекает электрический ток, который складывается из двух составляю-щих: тока поляризации и тока сквозной проводимости.
Поляризацией называют состояние диэлектрика, характеризующееся наличием электрического момента у любого элемента его объема.
Различают поляризацию, возникающую под действием внешнего электрического поля, и спонтанную (самопроизвольную), существующую в отсутствие поля. В некоторых случаях поляризация диэлектриков появ-ляется под действием механических напряжений.
Поляризационные процессы смещения любых зарядов в веществе, протекая во времени до момента установления и получения равновесного состояния, обусловливают появление поляризационных токов (токов смещения) в диэлектрике. У большинства диэлектриков эти токи настоль-ко кратковременны, что их обычно не удается зафиксировать прибором. При замедленных видах поляризации, наблюдаемых у многих техни-ческих диэлектриков, токи смещения могут существовать в течение нескольких десятков секунд и более. Эти токи называют токами абсорб-ции Uаб .
Токи сквозной проводимости обусловлены наличием в технических диэлектриках небольшого числа свободных зарядов – электронов, ионов.
Полная плотность тока в диэлектрике, называемого током утечки, представляет собой сумму плотностей токов абсорбционного и сквозного
J ут = Jаб + Jскв .
После завершения процессов поляризации через диэлектрик прохо-дит только сквозной ток. Проводимость диэлектрика при постоянном на-пряжении определяется по сквозному току. При переменном напряжении активная проводимость определяется не только сквозным током, но и ак-тивными составляющими поляризационных токов.
В соответствии с законом Oмa, сопротивление диэлектрика, находя-щегося под действием постоянного электрического поля, определяется:
RS = U ,
Jскв
где Jскв – сквозной установившийся ток, A; U – приложенное напряже-ние, В.
За величину Jскв принимают установившийся ток после завершения поляризации при постоянном напряжении.
У твердых изоляционных материалов различают объемное RV и по-верхностное RS электросопротивления.
Полное электросопротивление диэлектрика определяется:
Для сравнительной оценки объемной и поверхностной электропро-водности разных диэлектрических материалов используют удельное объемное ρV удельное поверхностное ρS сопротивления.
Удельное объемное сопротивление ρV численно равно сопротивле-нию куба с ребром в 1 м, если ток проходит через две противоположные грани этого куба.
В случае плоского образца материала при однородном поле удельное объемное сопротивление рассчитывают по формуле:
rV = RV S , h
где RV – объемное сопротивление, Ом; S – площадь электрода, м; h – тол-щина образца, м.
Если в приборе электроды круглые и разного диаметра, то за S при-нимается площадь меньшего электрода, диаметром d. Тогда формула оп-ределения удельного объемного электросопротивления:
rV = RV pd 2.4h
Удельное поверхностное сопротивление ρS численно равно сопротив-лению квадрата материала со стороной в 1 м, если ток проходит через две противоположные стороны этого квадрата (ρS выражают в Ом)
rS = RS a , l
где RS – поверхностное сопротивление образца материала между парал-лельно поставленными электродами; a – длина электродов, м; l – рас-стояние между электродами, м.
В приборах обычно применяют два круглых и один кольцевой (ох-ранный) электрода. В таком случае для расчета удельного поверхностного сопротивления пользуются формулой:
r
| S
| = R
| S
| p (d + D)
| ,
|
| d - D
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где D – диаметр внутреннего электрода, см; d – внутренний диаметр коль-цевого («охранного») электрода, см.
Величина объемного и поверхностного удельного сопротивления за-висит от многих факторов: от температуры, плотности, строения молекул диэлектрика величины и длительности приложенного напряжения. При длительной работе под напряжением сквозной ток через диэлектрик с те-чением времени может уменьшаться или увеличиваться.
Уменьшение сквозного тока со временем говорит о том, что электро-проводность материала была обусловлена ионами посторонних примесей и уменьшалась за счет электрической очистки образца. Увеличение тока со временем свидетельствует об участии в нем зарядов, которые являются структурными элементами самого материала и о протекающем в диэлек-трике необратимом процессе старения под напряжением, способном при-вести к разрушению – пробою диэлектрика.
Как правило, удельное объемное и поверхностное сопротивления не-полярных диэлектриков гораздо больше, чем у полярных. С увеличением температуры и влажности они снижаются у неполярных диэлектриков незначительно, тогда как у полярных очень сильно. Величина приложен-ного напряжения для твердых и жидких диэлектриков имеет значение лишь при напряженностях поля превышающих 104…10 5 В/см. При этом у них наблюдается отклонение от линейного закона (Ома) и переход к экс-поненциальной зависимости. С увеличением времени приложения напря-жения электросопротивление диэлектриков уменьшается в результате ускоренного процесса старения.
Поверхностное удельное электросопротивление зависит еще от чис-тоты обработки поверхности диэлектриков, так как чем чище обработка поверхности, тем меньше она адсорбирует влаги и токопроводящих при-месей.
Измерение удельных объемного и поверхностного электросопротив-лений проводится на установке (рис. 1).
В И
Рис. 1. Электрическая схема установки для измерения объемного и поверхностного сопротивлений:
Г – гальванометр; Rз – защитное сопротивление; RШ – шунт гальванометра;
RX –клеммы для присоединения высоковольтного«В»;измерительного «И» и охранного (заземляющего) «3» электродов, образца
Для измерения электросопротивлений плоского образца применяется устройство, состоящее из трех электродов (рис. 2, а, б).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| И
|
|
|
|
|
|
|
|
| И
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| З
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 1
|
|
|
|
|
|
|
| 1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 2
|
|
|
| 2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 3
|
|
|
|
| 3
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 4
|
|
|
|
| 4
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| З
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| а)
|
| б)
|
|
|
Риc. 2. Схема включения устройства для измерения:
а – объемного электросопротивления;
б – поверхностного электросопротивления
В схеме (рис. 2, а) «охранный» электрод позволяет отвести ток по-верхностной утечки на землю и создать равномерное поле в образце.
В схеме (рис. 2, б) «охранный» электрод отводит ток объемной проводи-мости на землю, минуя гальванометр.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|