Изменение термоэлектродвижущей силы, обусловленной упругой деформацией стальной проволоки при растяжении Текст научной статьи по специальности «Физика»

Учет температуры и приложенныхнапряжений при неразрушающем... Бабкин С.Э., Величко В.В., БоровковаМ.А. и др.

однако полученные экспериментальные данные уже позволяют сделать ряд важных практических выводов:

1. Совместное действие температуры и приложенных напряжений на эффективность ЭМАП в никеле в исследованном интервале величин (Т=20-200°С, О - до 10 кг/мм2) приводит к алгебраическому (с учетом знака) сложению изменений эффективности ЭМАП от каждой причины отдельно.

2. Для поверхностных волн повышение тем -пературы приводит к однозначному уменьшению ЭМА сигнала, в то время как знак изменений, вызванных внешней нагрузкой, зависит от вза-

имной ориентации направления распространения волны и нагрузки.

3. При ЭМА контроле по амплитуде принятого сигнала указанные факторы необходимо учитывать для правильной интерпретации ре -зультатов.

4. Возможно контролировать приложенные напряжения методом ЭМАП ПАВ по амплиту-де принятого сигнала в малых или больших подмагничивающих полях с обязательным учетом температурного фактора, а также по величине оптимального поля (тока) подмагничива-ния без учета температуры в интервале темпе -ратур до 200° С.

Библиографический список

1. Неразрушающийконтроль и диагностика: Справочник / Подред. В.В.Клюева. ММашиностроение, 1995.

2. УЗК трубопроводов с изоляционными покрытиями с применением ЭМА преобразователей / Никифоренко Ж., Булавинов А., Ягер В. и др. // В мире неразрушающего контроля. 2004. № 2. С. 42-45.

3. Гитис М .Б. Электромагнитное возбуждение звука в никеле // ФТТ. 1972. Т. 14. Вып. 12. С. 3563.

4. Комаров В.А. Квазистационарное электромагнитно-акустическое преобразование в металлах. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1986. 235 с.

5. Ильясов Р.С., Бабкин С.Э, Комаров В.А. О механизмах ЭМА преобразования волн Рэлея в ферромагнетиках при разных частотах // Дефектоскопия. 1988. № 10. С. 77-82.

6. Бабкин С.Э. Электромагнитно-акустическое преобразование поверхностных акустических волн в ферромагнетиках: Дис. ... канд. физ.-мат. наук. Ижевск, 1993.

УДК 621.7:539.374:621.78

Ю. П. Кочкин, А. X. Чернега., С. Г. Шевченко

ИЗМЕНЕНИЕ ТЕРМОЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ, ОБУСЛОВЛЕННОЙ УПРУГОЙ ДЕФОРМАЦИЕЙ СТАЛЬНОЙ ПРОВОЛОКИ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ

ТермоЭДС реального металла определяется механизмом или несколькими механизмами рассеяния носителей тока на фононах, дефектах решетки, примесных атомах, магнонах (в магниго-упорядоченных металлах), границах зерен (в чистых металлах при низких температурах) и т.д., а также электронным спектром, в частности геометрией Ферми и температурой [1].

В процессе деформации металлов происходит изменение их свойств. Деформированный металл отличается от исходного и в паре с ним при наличии температурного градиента дает наведенную термоэлектрическую силу. При пластической деформации наведенная термосила, как и сама деформация, оказывается остаточной, термоЭДС, наведенная упругой деформацией, исчезает после снятия нагрузки

При упругой деформации решетка образца не нарушается, и наведенная термоЭДС может быть объяснена изменением концентрации свободных

электронов при изменении объема за счет деформации [2].

Исследования зависимости изменений термоЭДС от упругой деформации растяжением арматурной не профилированной проволоки диаметром 4,97 мм проводились на специально сконструированной и изготовленной установке (рис. 1).

ГЭ

хэ

X

Образец

ХЭ

Рис. 1. Схема лабораторной установки

Кочкин Ю.П., Чернега А.Х., Шевченко С.Г.

Изменение термоэлектродвижущей силы, обусловленной упругой.

Ой

О

Ф

Ф

Ш

I

Ф

Е

со

Механическое напряжение, кг/мм2 Рис. 2. Зависимости изменения упругой термоЭДС при различныхтемпературахэлектродов

Экспериментальный образец устанавливается на горизонтальной несущей станине, к которому подведены латунный горячий (ГЭ) и два холодных, выполненных из материала образца, электрода (ХЭ). С помощью силового винга образец растягивается переменной силой (Б) с максимальным усилием до 104 Н. Механическое напряжение при этом достигает 5-106 Н/м2.

В процессе растяжения при наличии температурного градиента снимаются термоэлекри-ческие сигналы в продольном (-Епр.) и попереч-ном (£пп) направлениях исследуемого образца. Температурный градиент, предназначенный для образования термоЭДС, устанавливается с помощью горячего электрода (ГЭ) с температурой 200°С на поверхности образца и двух электро-дов при комнатной температуре, один из кото -рых располагается относительно горячего вдоль образца на расстоянии 20 см, где проволока уже не прогревалась. Другой электрод от -носигельно горячего располагается в попереч-

ном направлении образца. ТермоЭДС измеря-ется потенциометром Р 363 с точностью до од -ного микровольта.

Результаты измерений показали случайный характер изменения термоЭДС в продольном и поперечном направлениях, что, по-ввдимому, объясняется непредсказуемым изменением температур в точках контакта электродов с образ -цом. Однако разница этих термоЭДС (Епп-Епр) имеет вполне конкретный устойчиво линейный характер (рис. 2) с достоверностью аппроксимации Й=0,98... 0,99 для данного образца. Причем угол наклона прямых увеличивается с рос -том разницы температур между горячим и хо-лодным электродами.

Полученные данные измерения продольной и поперечной термоЭДС с последующим нахождением зависимости изменения термоЭДС от упругих деформаций позволяет создать прибор, измеряющий упругие напряжения в реальных конструкциях.

Библиографический список

Рогельберг И.ЛБейлин В.Н. Механизм т.э.д.с. в металлах и сплавах. Термоэлектродвижущая сила металлов и сплавов. Сплавы для термопар. М.: Металлургия, 1983.

Пономарев Е.Г., Нилов А.С. Зависимость упругой наведенной термоЭДС металлов от напряжения // Сб. науч. трудов. Вып. 112. Магнитогорск, 1973.