Более совершенным методом измерения электросопротивления является схема двойного моста, представленная на рис. 4.4. В этой схеме измеряемое сопротивление Rx и эталонное сопротивление Rэ включаются последовательно друг с другом и источником постоянного тока (ИПТ). Параллельно этой цепи присоединяются две ветви, образующие мост сопротивления, в одну из диагоналей которого подключается милливольтметр U. Измерение неизвестного сопротивления сводится к регулировке моста с помощью переменных R1 и R2, при которых разность потенциалов между точками В и D принимает нулевое значение.
Расчеты показывают, что величина измеряемого сопротивления в этом случае может быть определена по формуле
(4.25)
Преимуществом данной схемы измерения электрического сопротивления является его высокая точность, независящая от сопротивления цепи и внутреннего сопротивления милливольтметра.
Рис. 4.4. Схема двойного моста
4.6. Применение электрического анализа
в металловедении
Высокая чувствительность удельного электрического сопротивления и электропроводности металлов и сплавов к фазовым и структурным изменениям позволяет использовать электрические методы при анализе многих процессов обработки материалов, а также в решении ряда научных и практических задач металловедения.
Метод контроля чистоты металла основан на стремлении сопротивления металла-растворителя к нулю при понижении температуры до абсолютного нуля. В качестве показателя чистоты используют отношение остаточных сопротивлений образца при 300оК и 4,2оК (R300/R4,2). С повышением чистоты металла величина этого отношения увеличивается. Величина относительных остаточных сопротивлений для металлов высокой чистоты лежит в диапазоне от 100 до 100000. Величина R300/R4,2 зависит также от природы примеси, в том число ее валентности, поэтому для каждого металла приняты свои значения относительных остаточных сопротивлений, характеризующих степень их чистоты. На рис. 4.5 представлена диаграмма значений относительных остаточных сопротивлений для хорошо очищенных металлов в зависимости от суммарного содержания примесей.
С помощью измерения электрической проводимости можно определять линию ограниченной растворимости второй фазы. На рис. 4.6 приведена типовая зависимость электропроводимости сплава в зависимости от концентрации легирующих добавок, поясняющая идею метода.
Рис. 4.5. Значения относительных остаточных сопротивлений очищенных
металлов
Рис. 4.6. Электропроводность сплава после закалки с
различных температур
Для каждого сплава заданного состава проводимость тем меньше, чем выше температура закалки, с повышением которой увеличивается плотность дефектов кристаллического строения и растворимости легирующих элементов. Выше точки пересечения штриховой линии со сплошной кривой (слева) располагаются твердые растворы, образующиеся при закалке сплавов различной концентрации с температуры, указанной на данной штриховой линии. Штриховая наклонная линия, более пологая, чем сплошная, соответствует гетерогенной смеси твердого раствора. Например, в образцах, закаленных с Т2 , предельная растворимость второй фазы составляет С2. До этой концентрации образуются твердые растворы, и проводимость уменьшается резко, затем проводимость меняется по пологой штриховой линии, что соответствует увеличению в сплаве второй фазы в смеси с твердым раствором.
Удельное электрическое сопротивление железа с повышением содержания углерода возрастает. Однако характер изменения этой зависимости принимает различный вид в разных диапазонах концентрации углерода и вида термообработки. Так сопротивление отожженной стали до 0,9% С при 20оС описывается выражением
(4.26)
где ρ – удельное электрическое сопротивление, мкОм.см; р – процентное содержание углерода по массе.
Электросопротивление сталей, содержащих до 1% С, закаленных с 850оС, можно вычислить по формуле
(4.27)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.