Спосіб контролю характеристик теплопровідних матеріалів

Изобретение относится к области физикохимического анализа и может быть использовано для контроля структуры, состава, механических свойств и др уги х характеристик материалов в литейном, металлургическом и других производствах. Известен способ диагностики материалов, заключающийся в контроле амплитудно-временных параметров прошедших через образец акустических сигналов, возбужденных в акустически активном покрытии (А.с. СССР №1155874, кл. G01K11/22). Однако этот способ очень сложен в технической реализации, предусматривающей средства генерирования электромагнитного поля, специальные покрытия и средства контроля амплитудно-временных параметров акустического сигнала. Известен также способ контроля, структуры, склонности к переохлаждению, степени графитизации, состава и други х параметров по электросопротивлению металла в процессе его охлаждения и кристаллизации (Патент Японии №56 - 33660, кл. G01N33/20, 27/04). Указанный способ имеет следующие недостатки. Способ является косвенным в том смысле, что по затвердевающему металлу определяются его характеристики в твердом состоянии. Поэтому полученные этим способом результаты отягощаются дополнительными погрешностями, снижающими точность контроля. Кроме того, техническая реализация способа отличается сложностью, определяемой известными проблемами технического выполнения и достижения требуемой точности измерений электрического сопротивления затвердевающего металла. Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ контроля структуры графита в чугуне по темпу установления термодинамического равновесия (А.с. СССР №1160293, кл. G01B25/32). Способ имеет следующие недостатки. Способ отличается низкой точностью, определяемой низкой воспроизводимостью условий теплообмена между термостатом и образцом при их механическом контакте. Этот способ пригоден только для локальной диагностики материалов, в месте контакта образца с термостатом. Кроме того, область применения способа ограничена только контролем характеристик, имеющих достаточно тесную связь с температуропроводностью. В основу изобретения поставлена задача создать универсальный способ, обеспечивающий повышение точности контроля усредненных по объему механических свойств, стр уктуры, состава и других характеристик материалов на основе простых и доступных для широкого использования универсальных те хнических средств. Поставленная задача решена тем, что способ контроля характеристик материалов, включающий тепловое воздействие на образец контролируемого материала, получение температурного отклика и расчет по нему определяемых характеристик основан на эффекте Жукова (аномальном тепловом эффекте) феноменологически проявляющемся при контроле в том, что при резком повышении температуры тестируемой части образца материала контролируют начальное незначительное нормальное повышение, затем аномальное резкое падение и после нормальное повышение температуры контролируемой части образца в соответствии с нагревом его тестируемой части, а при резком охлаждении тестируемой части образца, контролируют начальное незначительное нормальное уменьшение, затем аномальное резкое повышение и после нормальное снижение температуры контролируемой части образца в соответствии с охлаждением его тестируемой части, при этом характеристики материала рассчитывают по амплитудно-временным параметрам аномального, а также предшествующего и последующего нормальных изменений температуры контролируемой части образца. Способ контроля характеристик материалов осуществляется следующим образом. Сущность способа поясняется чертежом (фиг.), на котором изображены временные диаграммы температуры тестируемой и контролируемой частей образца диагностируемого материала и Способ основан на эффекте Жукова (аномальном тепловом эффекте) который был теоретически обоснован и экспериментально подтвержден д.т.н. Л.Ф. Жуковым. Эффект экспериментально хорошо наблюдается в теплопроводных твердых материалах, например, в металлах и их сплавах. В процессе контроля эффект феноменологически проявляется в следующем. Для контроля тестируемую часть образца из диагностируемого материала приводят в тепловой контакт с термостатом. После приведения в тепловой контакт с термостатом и резкого повышения температуры тестируемой части образца в момент температура контролируемой части образца нормально, но незначительно повышается от исходного уровня (момент После незначительного повышения в моментаномально резко падает, несмотря на возрастание в момент проходит исходное равное значение и продолжает аномально снижаться до значительно более низкого минимального аномального значения В момент начинает возрастать, проходит исходное (момент продолжает значение и нормально, в соответствии с возрастать до установившегося максимального нормального значения При этом принимает установившееся, равное температуре термостата и превышающее значение. Затем тестируемую часть образца приводят в тепловой контакт с холодильником (момент после чего резко снижается. При этом сначала незначительно нормально уменьшается от уровня (момент затем резко аномально возрастает (момент (момент проходит уровень принимает максимальное значение снижается, проходит аномальное и после (момент уровень и продолжает нормально снижаться до исходной температуры в соответствии с уменьшением Амплитудно-временные параметры аномального, а также предшествующего и последующего нормальных изменений температуры контролируемой части образца и зависят от усредненных по объему характеристик диагностируемого материала. Изготовлением образцов фиксируются неконтролируемые характеристики материала, искомая характеристика определяется по наиболее "чувствительным" амплитудно-временным параметрам, которые выбираются экспериментально. Способ отличается доступностью в технической реализации. Для этого могут использоваться изготовленные из диагностируемого материала образцы простой, например, цилиндрической формы, термостат или холодильник и термометр с регистрирующим прибором. Использование предлагаемого, основанного на эффекте Жукова способа, позволяет с помощью универсальной, состоящей из простых доступных технических средств, установки обеспечить и повысить точность контроля структуры, состава, механических свойств и други х усредненных по объему характеристик материалов. При этом универсальность и точность способа обеспечиваются высокой воспроизводимостью условий контроля и многофакторностью получаемой при контроле измерительной информации, по которой по нескольким вариантам рассчитывается и усредняется искомая характеристика. Наиболее информативные, усредненные по объему, искомые характеристики получаются потому, что они рассчитываются по амплитудно-временным параметрам, в формировании которых участвует весь объем диагностируемого образца.