Исследование электрических характеристик высоковольтного разряда в жидкометаллических средах
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
?ы столбчатых зерен, ммПримечаниеРазмер зерна, мкм?2,53,9транскрис-таллизация 49,0237--транскрис- таллизация1652110--транскрис- таллизация6023143,32,956524,5
Анализ полученных результатов микрорентгеноспектрального анализа образцов (табл. 3) показывает, что в результате обработки расплава происходит перераспределение химических элементов в матричном зерне и на его границах. В частности, увеличивается количество Si и Cu в матричном зерне, а растворимость Fe значительно уменьшается. Т.е. в результате обработки увеличивается растворимость "полезных" химических элементов, и увеличивается склонность вредной примеси - Fe к образованию химических соединений. Уточнение механизма данного явления требует дополнительных, более тонких исследований. Хотя сам по себе факт вытеснения железа из раствора и концентрация железистых фаз по границам зерна свидетельствует об отрицательном влиянии на механические свойства металла.
Таблица 3 ? Распределение химических элементов в техническом алюминии
U0, кВСодержание элементов, %AlSiСuFeМатричное зерно?99,770,0250,17799,750,040,0551099,680,040,10,061499,680,20,03Границы зерен?95,180,050,054,69793,560,320,126,241090,511,250,087,951495,060,120,044,69
На данном этапе собранные в результате проведенного выше эксперимента данные позволяют сделать вывод о том, что ВЭО приводит к качественным изменениям в расплаве и протеканию процессов кристаллизации по иным механизмам, чем в необработанном металле. Обработка объема меньше предельного, когда в расплаве преобладают электромагнитные течения, выражается в укрупнении структуры и нежелательном перераспределении химических элементов. Это влияние сглаживается с повышением U0, т.е. с ростом вводимой в расплав энергии. Но на данном этапе исследований нельзя сделать конкретных выводов о количественных оценках влияния режимов обработки, так как во-первых, металлографический анализ был затруднен склонностью металла к транскристаллизации, во-вторых, технический алюминий не является литейным сплавом и не может в полной мере отразить протекающие в обрабатываемом металле важные для литейного производства процессы. Поэтому было принято решение продолжить серию экспериментов на литейных сплавах системы Al-Cu (АЛ7) и более сложнолегированном силумине марки АК9 и перейти на больший объем расплава.
ВЭО сплава АЛ 7 приводит к улучшению его характеристики макроструктуры - уменьшаются размеры зерна и пор, уменьшается пористость. При определенных режимах обработки до двух раз уменьшается размер микрозерна, до полутора раз - уменьшается микропористость и размер пор. В результате на 15 % повышается предел прочности, в 2 раза увеличивается пластичность обработанного металла, есть тенденции к некоторому повышению твердости. Наиболее эффективным режимом обработки для данного сплава является режим обработки при значении напряжения 7 кВ, при котором обеспечиваются максимальные механические свойства и наиболее дисперсная структура.
.2 Средства измерений и регистрации электрических характеристик
.2.1 Разрядная цепь простейшего емкостного накопителя
Для того чтобы выбрать необходимый метод измерения и измерительные приборы, необходимо рассмотреть основные вопросы преобразования энергии емкостного накопителя ГИТ при разряде на RLC-цепь.
Разрядная цепь простейшего емкостного накопителя состоит из последовательно соединенных конденсатора емкости С, заряженного до напряжения , индуктивности L, и активного сопротивления R. Индуктивность L складывается из внутренней индуктивности накопителя, индуктивностей нагрузки и соединительных шин. Сопротивление R составляет сопротивление накопителя, соединительных шин и нагрузки.
Использование безразмерного параметра ?, с учетом подобия электрических характеристик, разрешает свести их семейство к безразмерным кривым, которые отличаются лишь значением ?, что значительно облегчает проведение электроизмерений, сравнение полученных при разных значениях параметров разрядного контура , C, L, данных по току, напряжению и сопротивлению на плазменном промежутке.
2.2.2Измерительные шунты
Наиболее распространенным способом измерения импульсных токов является включение в цепь дополнительного сопротивления, сигнал от которого по коаксиальному кабелю подается непосредственно на осциллограф. Такое сопротивление называется шунтом.
Для того, чтобы шунт не оказывал влияния на измерительную цепь, его внутреннее сопротивление должно быть малым (порядка 0,1…10 мОм). Кроме того, при таких значениях сопротивления шунт незначительно прогревается при протекании по нему тока. При проектировании шунта необходимо обеспечить малость постоянной времени (на порядок меньше, чем характерное время электровзрыва). В этом случае лучше всего использовать коаксиальный шунт (рис.3.1), иначе называемый малоиндуктивним.
Рис. 3.1. Коаксиальный шунт. Общий вид
Ток протекает по нейтральному зажиму I через внутренний цилиндр 2, изготовленный из тонкого металлического материала с большим удельным сопротивлением, и возвращается через коаксиальный цилиндр 3. Отпайка 4 и коаксиальный разъем 5 позволяют передать сигнал на осциллограф.
Строго говоря, шунт нелинеен, так как при возрастании тока шунт нагревается и его сопротивление изменяется. Выбор материала с малым температурным коэффициентом сопротивления разрешает сохранить эту нелинейность на низком уровне.
Другим требованием, предъявляемым к материалу рабочего элемента шунта, является его высок