РОЗДІЛ II
МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕННЯ ТА
РОЗРОБКА НОВИХ ПРИСТРОЇВ ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ фільтруючих ПОРИСТИХ
ПОРОШКОВИХ
матеріалів
Створення та розробка фільтруючих ППМ неможлива без вимірювання та контролю
властивостей вихідних порошків і готових виробів. Деякі методи визначення
властивостей порошків та фільтруючих ППМ внесені у ГОСТ або технічні умови,
однак є ряд властивостей, дослідження яких не регламентуються даними
документами. Так, наприклад, без визначення розподілу пористості по товщині
матеріалу неможливо створити високоефективні фільтруючі ППМ з анізотропною
пористою структурою для фільтрації рідин та газів; без визначення розподілу
локальної проникливості неможливо повно дослідити властивості фільтруючих ППМ і
т.д. Тому вдосконалення методів та пристроїв для вимірювання властивостей
вихідних порошків і фільтруючих ППМ є досить актуальною та практичною задачею.
2.1. Методи визначення структурних характеристик ППМ.
2.1.1. Визначення пористості ППМ методом вихрових струмів. Аналітичний огляд
показав, що ППМ, які застосовуються в якості фільтрів, повинні відповідати
визначеним експлуатаційним вимогам, таким як висока проникливість, мінімальний
розмір пор та тривалий термін роботи. Найбільш повно вище вказаним вимогам
відповідають ППМ з анізотропною пористою структурою, тобто такі, пористість
яких змінюється по січенню виробу. Для контролю якості необхідно знати розподіл
пористості по січенню виробу, не порушуючи його цілісності. Відомі методи [116,
117] не дозволяють виміряти пористість зразка, не порушуючи його цілісності, що
виключає можливість контролювати якість готових виробів. Розроблений авторами
[118, 119] метод дозволяє визначити пористість виробу, не порушуючи його
цілісності.
Із літературних джерел [120] відома залежність електропровідності від
пористості, яка має наступний вигляд:
, (2.1)
де і - питомі електропровідності пористого та компактного матеріалів
відповідно.
Знаючи величини та і використовуючи вираз (2.1), можна легко визначити
пористість за формулою:
, (2.2)
де - пористість i-го шару;
- електропровідність компактного матеріалу.
Відомі методи вимірювання електропровідності за допомогою вихрових струмів
[120- 122].
Глибина проникнення вихрових струмів залежить від частоти змінного магнітного
поля. Відповідно, змінюючи частоту, можна визначити електропровідність шарів
різної товщини, а на основі отриманих значень розрахувати електропровідність
будь-якого внутрішнього шару:
, (2.3)
де , , - питомі електропровідності шарів товщиною , , відповідно.
Використовуючи рівняння (2.3) і підставляючи отримане значення у формулу (2.2),
отримаємо пористість відповідного шару.
Пристрій і метод визначення питомої електропровідності, який оснований на зміні
частоти збуджуючих вихрових струмів, описаний в роботі [123].
2.1.2. Визначення пористості ППМ металографічним методом. Вивчення структурних
характеристик металів і сплавів—одна з ключових задач сучасного
матеріалознавства, на основі якої базується процес створення нових та
покращення властивостей вже існуючих матеріалів. Реалізація високоякісного
металографічного аналізу пов’язана з відомими труднощами, що зумовлені великими
фізичним навантаженням на організм дослідника (зокрема органи зору),
суб’єктивністю спостережень та невеликою швидкістю процесу дослідження.
Застосування приладів, які працюють на основі лінійної механічної розгортки
оптичних об’єктів вносить свої обмеження на інтерпретацію сигналів, що
одержуються, а також позбавляє можливості „інтелектуального” втручання у процес
вимірів [3, 52].
Серед існуючих методів дослідження пористої структури фільтруючих матеріалів
нами був вибраний металографічний метод визначення пористості [124]. Він
оснований на визначенні просвіту пористого матеріалу за мікрофотографіями. Для
цієї мети використовують аналізатори зображень різних видів. Мікрофотографії
для дослідження отримували за допомогою оптичного мікроскопу МИМ-10 при
збільшенні Ч120. Перевагою даного методу є можливість оцінки пористості та
статистичних характеристик за перерізом досліджуваного зразка.
Вивчення мікроструктури заготовок фільтруючих матеріалів проводилось на основі
аналізу мікрошліфів. Виготовлення мікрошліфів проводилось за спеціальною
методикою доведення їх до якісного стану [125]. Тонковідшліфовані мікрошліфи
піддавались поліруванню на тонкому друкарському папері з алмазною пастою. Папір
закріплювали на скляній підкладці полірувального верстата. Паста клалась на
папір в такій кількості, щоб він лишався майже сухим – ця умова є обов’язковою.
На поверхні мікрошліфу має бути відсутнє налипання алмазної пасти. Кінцеве
доведення мікрошліфу проводили вручну. На тонку ганчірку наносили алмазну пасту
АСМ 1/0, після чого шар пасти добре змочували гліцерином. Рух зразка відбувався
лише в одному напрямку з незначним притисканням, що не допускало налипання
алмазної пасти на поверхні мікрошліфу. При такому поліруванні мікрошліф
дотикався до поверхні алмазної пасти лише в місцях, які виступають над
загальним рівнем. Таке полірування забезпечує повне вирівнювання дзеркала
мікрошліфу і отримання ідеальної поверхні.
2.1.3. Визначення пористості ППМ металографічним методом за допомогою
прикладних програм. Вивчення можливостей та оцінки сучасного програмного
забезпечення для комп’ютерних засобів дослідження металографічних зображень з
метою визначення якісних та кількісних характеристик металів або сплавів
продиктован
- Київ+380960830922