×
01.07.2020
220.018.2d4d

Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для изучения коррозионно-усталостного разрушения металлов и сплавов в ходе механических испытаний в жидком электролите

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к способу механических испытаний металлических материалов, а именно к созданию устройства, позволяющего циклически деформировать изгибом образцы металлических материалов, погруженных в электролит, с одновременным непрерывным измерением электродного потенциала образца. Устройство состоит из емкости для электролита, располагающейся на телескопическом столике с обеспечением возможности регулировки уровня жидкости относительно верхней и нижней рычажных баз, закрепленной на несущей раме верхней рычажной базы с цилиндрической перекладиной с обеспечением возможности вращения вдоль своей оси и закрепления верхнего конца образца, последовательно соединенных сервопривода, диска и рычага, подвижной и стабилизированной модулями линейного перемещения в вертикальном направлении нижней рычажной базы с цилиндрической перекладиной, с обеспечением возможности вращения вдоль своей оси и закрепления нижнего конца образца в электролите, при использовании образца в качестве рабочего электрода, параллельно подключаемого со стандартным электродом сравнения к электронному импульсному потенциостату. Технический результат: возможность одновременного осуществления двух процессов: циклического механического деформирования образца изгибом и измерения его электродного потенциала в электролите. 1 ил.

Изобретение относится к способу проведения механических испытаний металлических материалов, а именно к созданию устройства, позволяющего циклически деформировать изгибом образцы металлических материалов, погруженных в электролит, с одновременным непрерывным измерением электродного потенциала образца. Предлагаемое устройство может быть использовано для изучения процесса коррозионно-усталостного разрушения металлических материалов медицинского и общетехнического назначения в электролитических средах.

Известно моделирующее устройство для испытания эндопротезов тазобедренного сустава на износ (патент RU 2662599 С2, опублик. 26.07.2018), которое состоит из одного или нескольких испытательных блоков, каждый из которых содержит рамную конструкцию с возможностью ее колебательного движения относительно продольной горизонтальной неподвижной оси устройства FE, в которой помещено от одной до нескольких испытательных станций с содержащимся в каждой из них U-образным кронштейном, имеющим возможность качания в направлении поперечной подвижной оси АА, и установленным на нем с возможностью поворота относительно вертикальной подвижной оси IOR с помощью вращающего рычага стаканом, содержащим бедренный компонент эндопротеза с головкой, центр которой помещен на пересечении упомянутых трех взаимно перпендикулярных осей вращения, а рычаг имеет подвижный контакт скольжения с неподвижной направляющей, установленной на основании устройства, отличающееся тем, что вращательное движение относительно вертикальной оси IOR осуществляется посредством вращающего рычага, установленного параллельно продольной оси вращения FE.

Недостатками данного устройства являются необходимость изготовления экспериментальных образцов сложной формы (эндопротезов тазобедренного сустава) и невозможность изучения разрушения образцов под действием коррозионно-активных электролитических сред.

Известна установка для испытаний на усталость плоских образцов при изгибе (патент RU 160927 U1, опублик. 10.04.2016), которая содержит основание с закрепленными на нем испытуемыми образцами, кривошипный механизм, рычаг которого шарнирно связан со штоком с установленным на нем приспособлением для передачи нагрузки на образец, выполненным с возможностью регулирования своего положения относительно штока, причем приспособление сделано в виде диска, по ободу которого сделана канавка, отличающаяся тем, что концевая часть каждого образца закреплена на установленной на основании установки стойке с расположенным на ней датчиком нагрузки образца при его изгибе, на противоположной концевой части которого закреплен зажим, снабженный установленным на оси роликом, размещаемым в рабочем состоянии установки в канавке обода приспособления.

Недостатками является достаточно высокая частота нагружения (24 Гц) и невозможность проведения испытаний в коррозионно-активных электролитических средах.

Наиболее близким аналогом предложенного изобретения является установка для испытания компактных образцов на усталость при изгибе с кручением (патент RU 2437075 С1, опублик. 20.12.2011), которая содержит станину, пассивный и активный захваты, нагружающее устройство рычажного типа и кривошипно-шатунный механизм, отличающаяся тем, что она снабжена поворотным столиком с углом поворота 0-90° (0° - изгиб, 90° - кручение), полым рычагом с размещенным внутри него нагружающим рычагом, системой пружинных амортизаторов и кривошипно-шатунным механизмом с кривошипом регулируемой длины, при этом пассивный захват закреплен на поворотном столике, активный захват жестко сочленен с полым рычагом, взаимодействие рычагов осуществляется посредством пружинных амортизаторов с регулируемой затяжкой пружин, изменение длины кривошипа происходит посредством перемещения ползуна по направляющим с использованием винтовой передачи, а перемещение кривошипно-шатунного механизма в вертикальной плоскости осуществляется передачей «винт-гайка».

Недостатком является то, что такая схема установки не позволяет проводить испытания в коррозионно-активных электролитических средах.

Техническим результатом является достижение возможности одновременного осуществления двух процессов: циклического механического деформирования образца изгибом и измерения его электродного потенциала в электролите. Зависимость потенциала металлического материала от времени, полученная в ходе измерений с использованием предлагаемого устройства, позволит определить эксплуатационный ресурс образца (металла или сплава) в связи с его сопротивлением коррозионно-усталостному разрушению при определенной величине деформации и частоте циклов «нагружение-разгружение» в коррозионно-активной электролитически проводящей среде. Техническим результатом является повышение степени соответствия параметров проведения механических испытаний условиям эксплуатации конечных изделий (имплантатов), повышение точности оценки эксплуатационного ресурса материала.

Технический результат достигается следующим образом. Устройство для изучения коррозионно-усталостного разрушения металлов и сплавов в ходе механических испытаний в жидком электролите состоит из емкости для электролита, располагающейся на телескопическом столике, обеспечивающем возможность регулировки уровня жидкости относительно верхней и нижней рычажных баз, закрепленной на несущей раме верхней рычажной базы с цилиндрической перекладиной, обеспечивающей возможность вращения вдоль своей оси и закрепления верхнего конца образца, последовательно соединенных сервопривода, обеспечивающего приложение циклической динамической механической нагрузки, диска, обеспечивающего регулировку величины крутящего момента, рычага, обеспечивающего передачу крутящего момента, подвижной и стабилизированной модулями линейного перемещения в вертикальном направлении нижней рычажной базы с цилиндрической перекладиной, обеспечивающей возможность вращения вдоль своей оси и закрепления нижнего конца образца, позволяющей деформировать изгибом образец, находящийся в электролите, при использовании образца в качестве рабочего электрода в стандартном хронопотенциометрическом исследовании.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для изучения коррозионно-усталостного разрушения металлов и сплавов в ходе механических испытаний. Устройство состоит из вертикальной части несущей рамы 1 и горизонтальной части несущей рамы 2, закрепленного на раме 1 сервопривода 3, создающего крутящий момент регулируемой величины за счет диска 4, соединенного с рычагом 5 с подвижной в вертикальной плоскости за счет модулей линейного перемещения 6 с горизонтальной частью нижней рычажной базой 7, между вертикальными рычагами 8 которой закреплена цилиндрическая перекладина 10, имеющая возможность вращения вдоль своей оси. На нижней перекладине несущей рамы 2 неподвижно закреплена верхняя рычажная база 9, между рычагами которой закреплена цилиндрическая перекладина 10, имеющая возможность вращения вдоль своей оси. Между перекладинами 10 термоклеем, устойчивым к воздействию электролита, заполняющего требуемый объем емкости 11, закрепляют образец 13 в форме проволоки или ленты таким образом, чтобы верхний свободный конец возможно было соединить с проводом рабочего электрода электронного потенциостата. Уровень электролита относительно перекладин 10 регулируют за счет количества электролита и высотой подъема емкости 11 на лабораторном телескопическом столике 12. Измерение электродного потенциала образца, в том числе в ходе действия механической нагрузки, проводят стандартным хронопотенциометрическим методом при использовании рабочего электрода (образец 13) и стандартного электрода сравнения 14, подключенных к потенциостату 15.

Степень деформации е образца рассчитывают по формуле:

где dпров- диаметр образца (проволоки или ленты);

Dдуги - диаметр дуги, равный удвоенному радиусу кривизны образца в точке максимального прогиба (в центре).

Примеры применения.

Измерение электродного потенциала сверхупругого сплава Ti-18Zr-15Nb (в ат. %) в ходе циклических механических испытаний до разрушения. Образцы сплава в виде ленты толщиной 0,3 мм, шириной 3,0 мм и рабочей длиной 120 мм деформировали с частотой циклирования 0,9 Гц и степенью деформации 1,5% в каждом цикле модельном физиологическом растворе (раствор Хэнкса). В качестве электрода сравнения использовали насыщенный хлорид-серебряный электрод.

Перед началом механического циклирования образец выдерживали в растворе с целью достижения стационарного (пассивного) состояния поверхности. После включения механической нагрузки наблюдали резкое падение значения электродного потенциала, свидетельствующее о нарушении сплошности пассивирующей оксидной пленки. Далее наблюдали повышение значений потенциала при продолжающемся действии механической нагрузки, связанное с самовосстановлением оксидного слоя и действием механохимического и хемомеханического эффектов, с последующим выходом на установившееся значение. Через некоторое количество циклов (порядка 1000) значение потенциала начало плавно снижаться, что свидетельствует о наличии механизмов релаксации механических напряжений и торможения распространения усталостной трещины, присущих для сверхупругих сплавов. Среднее количество циклов до разрушения составило 4225±677.

Таким образом, в результате применения устройства для изучения коррозионно-усталостного разрушения металлов и сплавов в ходе механических испытаний в жидком электролите к образцам сплава Ti-Nb-Zr удалось оценить характер разрушения материалов в модельном физиологическом растворе и определить количество циклов до разрушения при величине деформации 1,5%.

Устройство для изучения коррозионно-усталостного разрушения металлов и сплавов в ходе механических испытаний в жидком электролите, состоящее из емкости для электролита, располагающейся на телескопическом столике с обеспечением возможности регулировки уровня жидкости относительно верхней и нижней рычажных баз, закрепленной на несущей раме верхней рычажной базы с цилиндрической перекладиной с обеспечением возможности вращения вдоль своей оси и закрепления верхнего конца образца, последовательно соединенных сервопривода, диска и рычага, подвижной и стабилизированной модулями линейного перемещения в вертикальном направлении нижней рычажной базы с цилиндрической перекладиной, с обеспечением возможности вращения вдоль своей оси и закрепления нижнего конца образца в электролите, при использовании образца в качестве рабочего электрода, параллельно подключаемого со стандартным электродом сравнения к электронному импульсному потенциостату.
Устройство для изучения коррозионно-усталостного разрушения металлов и сплавов в ходе механических испытаний в жидком электролите
Устройство для изучения коррозионно-усталостного разрушения металлов и сплавов в ходе механических испытаний в жидком электролите
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 322 items.
20.06.2016
№217.015.03df

Оправка прошивного стана

Изобретение относится к области обработки металлов давлением на станах винтовой прокатки. Оправка имеет переменный профиль. Возможность удаления дефектов непрерывнолитой заготовки, уменьшение разностенности получаемых гильз обеспечивается за счет того, что в оправке с переднего торца,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587702
Дата охранного документа: 20.06.2016
10.04.2016
№216.015.2b53

Способ изготовления струеформирующих сопел

Изобретение относится к области производства струеформирующих сопел, которые могут быть использованы для очистки поверхностей, удаления покрытий, создания шероховатости на поверхности, для резки и разделения материалов. Способ включает формирование рабочего отверстия в композиционном алмазном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579598
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2b79

Усиливающий сверхпроводящий метаматериал

Использование: для сверхмалошумящего усиления слабых радиотехнических сигналов. Сущность изобретения заключается в том, что усиливающий сверхпроводящий метаматериал состоит из гальванически связанных элементарных ячеек, смещенных постоянным током и проявляющих эффект квантовой интерференции с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579813
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2c52

Способ акустического каротажа

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения координат трещиноватых зон, пересекающих измерительную скважину, пробуренную в кровле выработки. Способ основан на экспериментально установленной закономерности влияния трещиноватой зоны на корреляционные характеристики...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579820
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2cca

Способ извлечения золота из руд

Изобретение относится к области цветной металлургии. Способ извлечения золота включает цианирование руды при измельчении. В мельницу последовательно подают при соотношении твердой фазы к жидкой фазе от 3:2 до 2:1 предварительно дробленную до крупности фракций от 2 мм до 4 мм руду, добавку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579858
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2cd6

Способ защиты поверхности сляба из низколегированной стали перед его нагревом в методической печи под прокатку

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке слябов из низколегированных сталей перед нагревом под прокатку. Способ защиты поверхности сляба из низколегированной стали при прокатке включает напыление алюминиевого газотермического покрытия на широкие грани...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579866
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2d7d

Способ получения деформированных полуфабрикатов из сплава на основе алюминия

Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия системы Al-Fe-Si в виде тонколистового проката, фольги, листов, плит, прессованных профилей, проволоки и др. Из деформированных полуфабрикатов могут быть получены изделия, предназначенные для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579861
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2e9d

Способ определения количества незамерзшей воды в мерзлых грунтах

Изобретение относится к геологии и может быть использовано при проектировании зданий и сооружений для определения количества незамерзшей воды в мерзлых грунтах. Для этого осуществляют бурение скважин с отбором керна, оттаивают полученный образец замороженного грунта и определяют суммарное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580316
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.3217

Способ получения биоактивного покрытия с антибактериальным эффектом

Изобретение относится к медицине. Описан способ получения биоактивного покрытия с антибактериальным эффектом, который включает электроискровую обработку поверхности подложки обрабатывающим электродом, следующего состава (вес. %):биоактивная добавка - 5-40,антибактериальная металлическая добавка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580628
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.321e

Способ получения биоактивного покрытия с антибактериальным эффектом

Изобретение относится к области медицины, а именно к способу получения биоактивного покрытия с антибактериальным эффектом, включающий электроискровую обработку поверхности токопроводящей подложки обрабатывающим электродом, состоящим из биоактивной добавки в количестве 5-40 вес.%;...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580627
Дата охранного документа: 10.04.2016
Showing 1-10 of 18 items.
27.02.2013
№216.012.2b54

Способ обработки сплавов титан-никель с содержанием никеля 49-51 ат.% с эффектом памяти формы и обратимым эффектом памяти формы (варианты)

Изобретение относится к области металлургии, в частности к термомеханической обработке сплавов с памятью формы на основе никелида титана. Заявлен способ обработки сплавов титан-никель с содержанием никеля 49-51 ат.% с эффектом памяти формы и обратимым эффектом памяти формы (варианты). Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476619
Дата охранного документа: 27.02.2013
20.06.2013
№216.012.4c9f

Металлический наноструктурный сплав на основе титана и способ его обработки

Изобретение относится к области металлургии, а именно к функциональным металлическим сплавам на основе титана и способу их обработки и может быть использовано для сверхупругих элементов конструкций, а также в хирургии и ортопедической имплантологии. Заявлены сплав на основе титана с эффектом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485197
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.06.2013
№216.012.4f5b

Способ создания гемостаза с возможностью восстановления кровотока в трубчатых эластичных структурах организма и устройства для его осуществления

Группа изобретений относится к хирургии и может быть использована в холецистэктомии, аппендэктомии, резекции желудка, гемиколэктомии, фундаппликации. Способ создания гемостаза с возможностью восстановления кровотока в трубчатых эластичных структурах организма осуществляют с помощью клипсы....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485908
Дата охранного документа: 27.06.2013
20.09.2013
№216.012.6a25

Траловое устройство для извлечения инородных тел из трубчатых органов

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано, в частности, для извлечения камней из мочеточника или желчных протоков. Траловое устройство для извлечения инородных тел из трубчатых органов содержит манипулятор, на выходном конце корпуса которого установлен переходник, на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492824
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.12.2013
№216.012.8fb5

Способ хирургического лечения кишечных непроходимостей тонкого и толстого кишечника и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к медицине и может быть применима для хирургического лечения кишечных непроходимостей тонкого и толстого кишечника. Проводят продвижение эндоскопа по тонкому и толстому кишечнику. Эндоскоп для хирургического лечения кишечных непроходимостей тонкого и толстого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502482
Дата охранного документа: 27.12.2013
20.10.2015
№216.013.85ac

Способ сшивания рваных и резаных ран в условиях экстренной хирургии и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к хирургии и может быть применима для сшивания рваных и резаных ран века в условиях экстренной хирургии. Накладывают скобку, выполненную из материала, обладающего эффектом памяти формы, на края раны. Перед наложением на рану скобку пластически деформируют при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565823
Дата охранного документа: 20.10.2015
10.12.2015
№216.013.9951

Способ получения черного износостойкого антикоррозионного покрытия на алюминии и сплавах на его основе методом микродугового оксидирования

Изобретение относится к электрохимической технологии формирования износостойких, диэлектрических, антикоррозионных и декоративных оксидных или оксидно-керамических покрытий на изделиях из алюминиевых сплавах, в частности для нанесения неорганических покрытий на детали, используемые в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570869
Дата охранного документа: 10.12.2015
25.08.2017
№217.015.a74a

Способ температурно-деформационного воздействия на сплавы титан-никель с содержанием никеля 49-51 ат.% с эффектом памяти формы

Изобретение относится к металлургии, а именно к термической обработке сплавов с памятью формы, и может быть использовано в медицине и технике. Способ обработки сплавов титан-никель с содержанием никеля 49-51 ат.% с эффектом памяти формы включает термомеханическую обработку заготовки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608246
Дата охранного документа: 17.01.2017
26.08.2017
№217.015.e134

Способ обработки интерметаллических сплавов на основе гамма-алюминида титана

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению высококачественных слитков и заготовок изделий из легированных интерметаллических сплавов на основе гамма-алюминида титана. Способ обработки интерметаллических сплавов на основе гамма-алюминида титана, включающий направленную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625515
Дата охранного документа: 14.07.2017
19.01.2018
№218.016.08ca

Устройство для осуществления динамического химического протравливания спеченных металлических пеноматериалов и определения их проницаемости жидкостями

Изобретение относится к устройству, позволяющему осуществлять контролируемое изменение пористой структуры металлических пеноматериалов путем динамического химического протравливания (ДХП) с одновременным измерением проницаемости. Материалы после обработки с использованием предлагаемого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631782
Дата охранного документа: 26.09.2017
+ добавить свой РИД