Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,736

НАБЛЮДЕНИЕ ПРОЦЕССА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ СЕРЕБРА С ПОМОЩЬЮ ПИРОМЕТРА ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ

Рыкова Е. В. Рыков В. Т. Стригин Е. Ю. Руденко М. Бурлак В.

Выявление дефектов кристаллической решетки металлов еще на стадии их образования является актуальной задачей для создания деталей малых размеров из драгоценных металлов. Для наблюдения процесса кристаллизации на кафедре физики КубГТУ был разработан пирометр высокого разрешения, с помощью которого можно проводить наблюдение за изменением температурного фронта поверхности расплавленного металла, определять тем-пературу элементов поверхности и их линейные размеры. Так как процесс кристаллизации протекает достаточно быстро, в режиме реального времени можно только провести оценку измеряемых параметров. Для увеличения точности измерений с пирометром высокого разрешения была соединена видеокамера, и разработана программа, позволяющая обработать полученный видеоматериал. Для определения температуры центров кристаллизации была разработана программа «Виртуальный пирометр».

Рис. 1. Оптический пирометр высокого разрешения

На рисунке показан общий вид виртуальной установки, полностью соответствующей реальному пирометру, который представляет собой микроскоп с пирометрической насадкой. Эталонным телом пирометрической насадки является вольфрамовая нить, температура которой регулируется блоком питания. В верхней части экрана показано зрительное поле окуляра. При съемке в поле зрения объектива четко видна нить пирометра, напряжение и ток в которой известны. Юстировка виртуального пирометра предполагает подгон цвета нити виртуального пирометра под цвет реального и выставление на блоке питания реальных параметров тока и напряжения. Затем программно осуществляется перерасчет всей цвето-температурной шкалы. Градуировка виртуального пирометра проводится так же, как и реального пирометра. Эталонным телом является металлическая нить и ее температурная зависимость сопротивления имеет вид:

R=R0 (1+αt),

где коэффициенты R0 =2,778 Ом и α=0,00177.

Температура исследуемых объектов:

Обработка проводится в несколько этапов в режиме автора или в автоматическом режиме. Подробно остановимся на работе программы в режиме автора.

На первом этапе проводится разделение всего материала на кадры таким образом, чтобы 1 секунда составляла 25 кадров. Пользователь может прокрутить весь ролик, остановиться на нужном кадре или задать номер кадра, к которому совершается переход.

Рис. 2. Количествоцентров кристализациисеребра

На втором этапе в режиме автора можно определить  размеры  центров  кристаллизации и их количество. Для этого на нужный участок зрительного поля наводится квадратный маркер известного размера. Для определения размера маркера используется стандартная дифракционная решетка с периодом 10 мкм. Съемка осуществляется таким образом, чтобы размер зрительного поля при съемке решетки совпадал с размером зрительного поля при съемке центров кристаллизации. В качестве маркера авторы выбрали квадрат со стороной, равной 40 мкм. Пользователь с помощью маркера выделяется область центра кристаллизации, в окне информации при этом записывается площадь центра, а в графическом окне параллельно строится график распределения количества центров кристаллизации от их площади. Анализ графиков позволяет сделать заключение о механизме образования и роста центров кристаллизации.

Процесс кристаллизации серебра из расплава на воздухе протекал в течении 14 с. Подсчет количества центров кристаллизации, видимых в микроскоп, в течение первых 2,5-3 с наблюдения, показан на графике. Кривая зависимости количества центров (время кристаллизации до 3 с) от их площади N (a2) описывается экспонентой, возле которой происходят осцилляции (см. рис. 2). Из рисунка видно, что на ранних стадиях отвердевания количество центров кристаллизации одного размера постоянно меняется, поэтому можно сделать заключение о постоянной перекристаллизации и флуктуационном характере кристаллизации на ранних стадиях кристаллизации. На более поздней стадии (7-14 секунд) выделяются большие центры кристаллизации, размеры которых постоянно растут. Скорость роста центров кристаллизации в конце одиннадцатой секунды составляет 1мм/с.


Библиографическая ссылка

Рыкова Е. В., Рыков В. Т., Стригин Е. Ю., Руденко М., Бурлак В. НАБЛЮДЕНИЕ ПРОЦЕССА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ СЕРЕБРА С ПОМОЩЬЮ ПИРОМЕТРА ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ // Успехи современного естествознания. – 2009. – № 5. – С. 30-31;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=15653 (дата обращения: 22.09.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074