Научная статья на тему 'Электрическая прочность и твердость монокристаллов твердых растворов'

Электрическая прочность и твердость монокристаллов твердых растворов Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
67
14
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Воробьев Александр Акимович, Трубицын А. М.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Электрическая прочность и твердость монокристаллов твердых растворов»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО Том 83 ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА 1956 г.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ!ТВЕРДОСТЬ МОНОКРИСТАЛЛОВ

ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ

А. А. ВОРОБЬЕВ и А. М. ТРУБИЦЫН

Физические характеристики кристаллических диэлектриков определяются величиной их энергии решетки. Вследствие указанного должна существовать связь между различными характеристиками вещества [1].

С увеличением энергии решетки кристаллов щелочно-галоидных солей возрастает их электрическая прочность, температура плавления и твердость,, определенная по методу царапания [2].

Н. С. Куриаков и С. Ф. Жемчужный [3] установили, что для непрерывных твердых растворов зависимость электроводности и температурного коэффициента сопротивления от химического состава твердого раствора выражается кривой с минимумом. Для этих случаев диаграммы зависимости твердости и давления истечения через отверстие выражаются кривыми с максимумом.

Пользуясь методом сверления, В. Д. Кузнецов и К. В. Савицкий [4[ установили, что зависимость величины диаметра лунки от состава д \я твердых растворов системы KCl — NaCl имеет минимум около 50°/0 KCl, а для сплавов KCl—КВг около 60 мол.% KCl. Соответственно твердость указанных сплавов в зависимости от состава будет изменяться по кривой с максимумом.

А. М. Трубицыным были измерены величины электрической прочности на импульсах в однородном поле для монокристаллов твердых растворов систем: NaС1 — NaBr, KCl — КВг и KI— КВг. Электрическая прочность монокристаллов чистых солей и твердых растворов сопоставлялась с величиной микротвердости, определенной с помощью прибора ПМТ-3.

Для определения твердости под действием постоянной нагрузки в поверхность кристалла вдавливалась алмазная пирамида с углом при вершине 136°8' и квадратным основанием. Число твердости в кг/мм2 определялось-как частное от деления силы вдавливания пирамиды на площадь полученного отпечатка.

Для сопоставления электрической прочности с механической характеристикой последнюю также желательно иметь для малого объема.

Малая величина диагонали отпечатка (порядка 60 микрон при грузе 20 г) характеризует механические свойства материала в малом объеме. Процессы, приводящие к пробою, развиваются в малых объемах. Диаметр канала пробоя составлял 80—i00 михрон. Таким образом, измерение свойств материала в этих опытах производилось в соизмеримых объемах.

Специально исследовалось изменение микротвердости вблизи места пробоя. Изменения микротвердости монокристалла после действия высокого-напряжения или пробоя не обнаружили.

На фиг. 1 представлена зависимость электрической прочности и микротвердости от энергии решетки для одних и тех же кристаллов чистых щелочно-галоидных солей. С увеличением энергии решетки, а следовательно, и химической устойчивости соединения увеличивается их микротвердость.

Этот результат согласуется с полученным ранее для твердости по методу царапания.

На фиг. 2, 3 и 4 представлено изменение микротвердости, электрической прочности и теплоты, поглощенной при образовании твердого раство-

■=а

Фиг. 1. Зависимость электрической прочности и микротвердости от энергии решетки для кристаллов телочно-галоидных солей.

20

1,5

! О

0,5

6.0

£ /«аак |

«¡2 X/ ЛЦ

/ Хчсе / V / А но / /% ад. ,НаВх

/ // 'У&з ,1- иср //сЗг 1

113

20

¡5

7,0

гз

Энергия решетки б эВ/тлгнула

ра, в зависимости от состава монокристаллов. Измерения микротвердости производились на 3—5 пробитых образцах. Микротвердость каждого образца измерялась в 5—7 местах. На фигурах большими окружностями обозначены средние значения микротвердости.

пр

«а

о}

0,2

Ъ 40

<сэ §

13

1 О ц

1 с| о И о

и ' о 1 О оо < \о < Тч \

ж 1 ' 1Й

ч в Ч 1 в ? © -Хг

Епр ® ■ ©

го

во

40 6 О

40

20

Ш

I

& #

§

I

I

а?

1 5

юзмтХШйг отл% Ш№

Фиг. 2. Зависимость электрической прочности (Епр), микротвердости (Н) и ^ теплоты, поглощенной при образовании твердого раствора (О), от состава монокристаллов системы ЫаС1—¡ЧаВг.

Изменение микротвердости монокристаллов твердых растворов получено такое же, как в опытах Н. С. Курнакова и С. Ф. Жемчужного и В. Д. Кузнецова и К. В. Савицкого для твердости, определенной другими методами.

3. Изв. ТП И, т. 83

§5

I

|

<\>

Я

=30

<

*»г>

441

& /в ■ч

& о о 0 о

о о % ? ® 9 ¿¿¡¡У о 5 1 0» { ^ «О '' 8 ^ >

5 г И 5/ к § > © Р } о 1 л; 1 ° и

о о 1\

4 ............ С £пр г V

20

<10

1 «л

й Ъ

Сз

г-.-к.

5а.**»

£ «3

й? /(Вт

го

'Фиг. 3. Зависимость электрической прочности (Епр), микротвердости (Н) и теплоты, поглощенной при образовании твердого раствора (О), от состава монокристаллов системы КС!—КВг.

Фиг. 4. Зависимость электрической прочности (Епр), микротвердости (Н) и теплоты, поглощенной при образовании твердого раствора ¡0), от состава монокристаллов системы К1—КВг.

В отличие от результатов, полученных для монокристаллов чистых солей, для твердых растворов с замещенным галоидом увеличение микротвердости сопровождается уменьшением их электрической прочности.

Изменение электрической прочности монокристаллов твердых растворов р' лее мы связали с величиной энергии, поглощенной при образовании твердого соединения, с его химической устойчивостью [5]. Электрическая проч-

•Фиг. 5. Изменение электрической прочности (Епр) и температуры плавления (Тпл) в зависимости от химического состава монокристаллов твердых растворов ИаС!—МаВг.

«о

э

со л

е

о о

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

3

1.2

1.0

0.8

0,6

э о.

0.4

<?5

0.2

к

т„.

\ N А

V 9

0 100

го во

АО 60

60 40

Г„.,т

800

а

3

а

7Ы о, с;

со

а

Ч

72 0 5

«

3>

680 с

о

«а.

о*

640 С;

3

«2:

600

80

10

<00иол'/. МаВг 0 иол% А/аСе

ноеть и температура плавления для рассматриваемых сплавов с замещенным анионом изменяются одинаково, уменьшаясь или увеличиваясь при изменении химического состава (фиг. 5, 6, 7). Следовательно, с увеличением химической устойчивости сплавов возрастает их температура плавления и

электрическая прочность.

§ |

1

Сэ

§

* ^ &

Сх

I

4?

1,0

ЦЬ

ОА

0,2

X

"Ы^.. л У ■

Епр

О 100

20 80

40 ЬО

60 40

180

7 40

100

ььв

его

580

1

Сь

I

&

§

й> I

I

1 л

80 20

ЮОмол%ИВ1

0т/1%ка

Фиг. 6. Изменение электрической прочности (Епр) и температуры плавлений (Тпл) е зависимости от химического состава монокристаллов твердых раствсров КС1—КВг.

§

Эг

§

&

!аг %

X Т/т / /

*

Епр

/00

го 80

40 6И

60 40

Г 0

'ПА

760

§

I 680

V .

600 ъ

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

520

Ш 5

80 20

. 360 л

юо мо/1% к вг о мо4% кз

Фиг. 7. Изменение электрической прочности ¡ Епр) и температуры плавления (Тпл) в зависимости от химического состава монокристаллов твердых растворов К!—КВг

Соотношение между микротвердостью монокристаллов твердых растворов и их электрической прочностью на основании теории сплавов можно объяснить следующим образом.

Считают, что изменение физических свойств металла обусловлено наличием в кристаллической решетке напряжений и остаточных микроискажений. Избыточная потенциальная энергия атомов, смещенных из равновесного по-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.