Устройство для регистрации процесса проникания микрочастиц в материалы при взрывном легировании

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ПРОЦЕССА ПРОНИКАНИЯ МИКРОЧАСТИЦ В МАТЕРИАЛЫ ПРИ ВЗРЫВНОМ ЛЕГИРОВАНИИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Овчинников Владимир Ильич Ильющенко Александр Федорович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Устройство для регистрации процесса проникания микрочастиц в материалы при взрывном легировании, включающее взрывной ускоритель, взрывчатое вещество, датчик,экран, образец, отличающееся тем, что в качестве датчика используют рентгеновскую пленку, помещенную в паз цилиндрической оболочки, непроницаемой для рентгеновского излучения, со свободным выходом наружу торца пленки, которым она установлена вплотную к легируемой заготовке вдоль ее оси.(56) 1. Набатов С.С., Дремин А.Н., Шубитидзе С.С., Якушев В.В. Использование метода измерения электропроводности для изучения физико-химических превращений в ампулах сохранения // ФГВ. - 1986. - Т. 22. -6. - С. 130-134. 2. Батьков Ю.В., Глушак А.Б., Новиков С.А. Применение манганитового датчика для исследования откольных явлений в металлах при взрывном нагружении. Академия наук СССР. Сб. докладоввсесоюзное совещание по детонации. - М., 1988. - Т. 1. - С. 154157. 3. Каннель Г.И., Вахитова Г.Г., Дремин А.Н. Метрологические характеристики манганиновых датчиков давления в условиях ударного сжатия и разгрузки // ФГВ. - 1978. Т. 14. -2. - С. 130. 94492013.08.30 4. Борисенок В.А., Морозов В.А., Новицкий Е.З. ПВДФ как рабочее тело датчиков ударных волн. Академия наук СССР. Сб. докладовВсесоюзное совещание по детонации. - М., 1988. - Т. 1. - С. 180-185. Полезная модель относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для легирования взрывом, и может быть использована для получения материалов с особыми физическими и физико-механическими свойствами. Для получения новых материалов с уникальными свойствами нередко используется энергия взрыва, например при сварке разнородных материалов взрывом, синтезе композиционных керамических материалов и гидровзрывной штамповке давлением взрыва, упрочнении металлов взрывом и т.д. При высокоэнергетическом нагружении металлов потоками легирующего состава, ускоренных взрывом, получены совершенно необычные изменения структуры и свойств на поверхности твердых тел. Для проведения исследований в условиях динамическою нагружения материалов с применением взрывных технологий, в т.ч. при легировании микрочастицами порошков,необходимы устройства неразрушающею контроля и регистрации параметров технологических процессов. Известно устройство для измерения электропроводности материалов при ударноволновом нагружении, включающее заряд взрывчатого вещества, образец материала, помещенный в ампулу сохранения, измерительную ячейку 1. Однако проведение измерений носит качественный характер, результаты зависят от материала корпуса ампулы сохранения, что требует дополнительных исследований и оборудования. Еще одним устройством для исследования явлений в металлах при взрывном нагружении является устройство, включающее заряд взрывчатого вещества, фокусирующее устройство, образец материала, пьезорезистивный датчик давления на основе манганина,располагаемый на границе материал-преграда 2, 3. Однако измерение основано на проведении нескольких экспериментов, является длительным и требует наличия специальных измерительных приборов (осциллографов) установок и, кроме того, образцы в процессе испытаний разрушаются. Решением, наиболее близким предложенному по технической сущности и принятым за прототип, является устройство для измерения давлений при взрывной обработке, включающее ускоряющее устройство (взрывной ускоритель), имеющее детонатор, заряд взрывчатого вещества (ВВ), диэлектрический контейнер, экран, в качестве датчиков которого используют пленки поляризованных полимерных материалов (поливинилденфторид(ПВДФ 4. Однако устройство с использованием ПВДФ требует предварительной подготовки по нанесению слоя алюминия и поляризации в электрическом поле, позволяет измерять только определенный диапазон давлений и не позволяет измерять другие зависимости(например электрофизические, ионизированное и рентгеновское излучение и др.), требует дополнительных измерительных устройств и приборов, в том числе при динамическом легировании материалов микрочастицами. Технической задачей полезной модели является создание устройства для регистрации процесса проникания микрочастиц в материалы, неразрушающего метода контроля при взрывном легировании, снижение затрат на проведение экспериментов, расширение технологических возможностей. Технический результат достигается тем, что устройство для регистрации процесса проникания микрочастиц в материалы при взрывном легировании, включающее взрывной ускоритель, взрывчатое вещество, датчик, экран, образец, причем что в качестве датчика используют рентгеновскую пленку, помещенную в паз цилиндрической оболочки, непроницаемой для рентгеновского излучения, со свободным выходом наружу торца пленки,2 94492013.08.30 которым она установлена вплотную к легируемой заготовке, вдоль ее оси, а после взрывного легирования заготовки пленку проявляют и сравнивают с эталонной. Выбор рентгеновской пленки в качестве датчика регистрации ионизирующего и рентгеновского излучения, образующегося в результате проникания микрочастиц в металлические материалы, обусловлен характером интенсивности возбуждения рентгеновского излучения в зависимости от процесса и глубины проникания микрочастиц и неразрушающим методом контроля при взрывном легировании. Анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство принципиально отличается как простотой конструктивного решения, так и его оригинальностью, позволяющими достигнуть эффекта регистрации и контроля технологического процесса без разрушения обрабатываемых образцов и применения дополнительных методов анализа и приборов. Наличие датчика в виде рентгеновской пленки позволяет регистрировать проникание микрочастиц в металлический образец, что вызывает рентгеновское излучение, засвечивающее пленку с различной интенсивностью, и позволяет оценить количество частиц, глубину их проникания. На фигуре представлена структурная схема устройства для регистрации процесса проникания микрочастиц в материалы при взрывном легировании, где 1 - рентгеновская пленка, 2 - свинцовый контейнер, 3 - обрабатываемая заготовка, 4 - алюминиевая пластину (экран), 5 - взрывной ускоритель, 6 - взрывчатое вещество, 7 - порошковые частицы, 8 рентгеновское излучение. Устройство работает следующим образом. Контрольную рентгеновскую пленку 1 заворачивают в черную непрозрачную бумагу. Затем помещают в свинцовый контейнер 2 с одним открытым торцем. Свинцовый контейнер 2 с рентгеновской пленкой 1 устанавливают вплотную к обрабатываемой заготовке 3 открытым торцем, одновременно защищая его верхнюю часть, например толстостенной алюминиевой пластиной (экраном) 4 со стороны введения рабочего вещества (фигура). Собирают кумулятивный взрывной ускоритель 5 и производят подрыв заряда взрывчатого вещества 6. Струя порошковых частиц 7 вводится в металлическую заготовку 3,проникая на глубину на несколько миллиметров, а отдельные частицы на десятки миллиметров. При этом в металле заготовки 3 возникает рентгеновское излучение 8, которое через открытый торец засвечивает пленку. При проявлении рентгеновской пленки 1 получают засвеченные и незасвеченные области. Полученную геометрическую фигуру сравнивают с эталонной пленкой. Эталонную пленку получают на заготовках, которые после обработки анализировались методом послойного химического анализа. Эталонные результаты отражают корреляцию изменения химического состава обрабатываемого металла и геометрию засвеченной зоны рентгеновской пленки. Таким образом, экспериментальные исследования по регистрации процесса проникания микрочастиц в материалы при взрывном легировании показали, что по сравнению с прототипом устройство имеет следующие преимущества впервые создано устройство неразрушающего контроля процесса взрывного легирования позволяет существенно ускорить процесс контроля по сравнению, например, с химическим анализом, требующим многих часов появляется возможность анализа сложнолегированных сплавов, в состав которых входит внедряемый элемент. Зачастую колебания содержания этого элемента в исходном материале равны или больше количества вводимого вещества. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3