DD238456A1 - Messverfahren fuer dichte und spezifischen elektrischen widerstand - Google Patents

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DD238456A1
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electrical resistance
specific electrical
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liquid
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DD27746485A
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Inventor
Hans-Ulrich Tschirner
Thomas Born
Reiner Weikart
Original Assignee
Karl Marx Stadt Tech Hochschul
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Abstract

Das Verfahren zur Bestimmung der physikalischen Groessen spezifischer elektrischer Widerstand und Dichte metallischer Substanzen in fluessigem und festem Zustand ist anwendbar in Industrie und Forschung, insbesondere fuer metallurgische und festkoerperphysikalische Untersuchungen. Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, mit geringem technologischem Aufwand den spezifischen elektrischen Widerstand und die Dichte metallischer Substanzen in fluessigem und festem Zustand in einem grossen Temperaturbereich unter gleichen Bedingungen zu bestimmen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe geloest, indem unterschiedliche Massen der metallischen Substanz mittels der Drehfeldmethode bei gleicher Temperatur gemessen und der spezifische elektrische Widerstand und die Dichte unter einheitlichen Messbedingungen ermittelt werden.

Description

d (T) =
V.
1 -y^
(D
worin
VKC1
I = KiM 1 1^i L
1 -
(2)
1 + 2
i = 1,2 (3)
bedeutet (H. U.Tschirner, Wiss.Z. d. TH Karl-Marx-Stadt 12,4 (1970) 427).
Zur gleichzeitigen Bestimmung des spezifischen elektrischen Widerstandes und der Dichte von Zinn wurden die zur Messung in der Drehfeldapparatur eingesetzten Tiegel mit Quecksilber geeicht, um die anlagenspezifische Tiegelkonstante K-, zu bestimmen. Bei einer Temperatur THg = 25°C wurden K1 = 3.526 · 1(T3V/A3m und K2 = 4.111 · 10~3V/A3m ermittelt. Anschließend wurden diese Tiegel mit m, = 2.9875g und mc = 5.9761 g Zinn gefüllt, evakuiert und abgeschmolzen. Bei T = 4750C wurden folgende Meßwerte ermittelt: V1 = 49.2 Hz, Aa1 = 76.6mm, I1 = 6.0A, V2 = 49.2Hz, Aa2 = 75.9mm und I2 = 3.6A. Unter Berücksichtigung der Tiegelkonstanten K,, der Normierungsfrequenz V0 = 50Hz, des Ausdehnungskoeffizienten des Tiegelmaterials γ = 8 · 10~6 K-1 und des Korrekturvolumens VK = 0.113cm3 konnten bei Benutzung der obigen Formeln (1), (2) und (3) für den spezifischen elektrischen Widerstand und die Dichte des flüssigen Zinns
ρ = 5,15..".10""7Om und d = 7,00g/cm3 bestimmt werden. Durch weitere Messungen bei anderen Temperaturen ergeben sich die mittels linearer Regression gewonnene in Fig. 1 und 2 dargestellten Temperaturabhängigkeiten der Dichte und des spezifischen elektrischen Widerstandes.

Claims (2)

  1. Patentansprüche:
    1. Verfahren zur Bestimmung der physikalischen Größen spezifischer elektrischer Widerstand und Dichte metallischer Substanzen in flüssigem und festem Zustand für metallurgische und festkörperphysikalische Untersuchungen, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche Massen der metallischen Substanz mittels der Drehfeldmethode bei gleicher Temperatur gemessen und dadurch der spezifische elektrische Widerstand und die Dichte unter einheitlichen Meßbedingungen ermittelt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei unterschiedliche Massen verwendet werden.
    Hierzu 1 Seite Zeichnungen
    Anwendungsgebiet der Erfindung
    Die Erfindung findet Anwendung in Industrie und Forschung, wo die Kenntnis der physikalischen Größen spezifischer elektrischer Widerstand und Dichte metallischer Substanzen in flüssigem und festem Zustand notwendig ist, insbesondere in der Metallurgie und bei festkörperphysikalischen Untersuchungen.
    Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
    Zur Bestimmung des spezifischen elektrischen Widerstandes und der Dichte werden bisher unterschiedliche Verfahren benutzt. Die Dichte von Schmelzen läßtsich z. B. dilatometrisch.pyknometrisch (N. Nücker, ZeitschriftfürangewandtePhysik27,1 (1969) 33) oder nach der Methode des liegenden Tropfens bestimmen, während für den spezifischen elektrischen Widerstand z.B. eine Vier-Spitzen-Methode, die van der Pauw-Methode oder die Drehfeldmethode angewendet werden können. Bei der Drehfeldmethode (W. Braunbeck, Z. Phys. 7 (1932) 312) wird die Probe mit der zu untersuchenden Substanz in ein magnetisches Drehfeld gebracht, das in ihr Wirbelströme induziert. Diese Wirbelströme rufen in dem sie erzeugenden Magnetfeld Kräfte hervor, wodurch die an einem Torsionsfaden aufgehängte Probe ein vom spezifischen elektrischen Widerstand der zu untersuchenden Substanz abhängiges Drehmoment erfährt.
    Nachteilig ist, daß durch die Anwendung unterschiedlicher Verfahren die Meßbedingungen für die physikalischen Größen Dichte und spezifischer elektrischer Widerstand nicht einheitlich sind. Ursachen für solche Unterschiede können in Abhängigkeit von den Meßverfahren Abdampfverluste, Oxidbildung und der Einfluß des Schutzgases auf freie Oberflächen sein. Weiterhin können durch die bei verschiedenen Probengeometrien unterschiedliche Probenvorbehandlungen und die Verwendung von Kontaktmaterialien bei der Widerstandsmessung Verunreinigungen der zu untersuchenden Substanz hervorgerufen werden.
    Ziel der Erfindung
    Das Ziel der Erfindung besteht darin, mit geringem technologischem Aufwand die Dichte und den spezifischen elektrischen Widerstand metallischer Substanzen im flüssigen und festen Zustand zu untersuchen.
    Darlegung des Wesens der Erfindung
    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den spezifischen elektrischen Widerstand und die Dichte metallischer Substanzen im flüssigen und festen Zustand in einem großen Temperaturbereich unter gleichen Bedingungen zu bestimmen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem unterschiedliche Massen der metallischen Substanz mittels der Drehfeldmethode bei gleicher Temperatur gemessen und der spezifische elektrische Widerstand und die Dichte unter einheitlichen Meßbedingungen ermittelt werden. Dieses Verfahren, das bisher nur zur Ermittlung des spezifischen elektrischen Widerstandes eingesetzt wurde, hat den Vorteil, daß mittels einer Apparatur die integrale Strukturgröße Dichte und die elektronische Eigenschaft spezifischer elektrischer Widerstand bestimmt werden. Dadurch ist eine gleiche Behandlung der Proben vor und während der Messung gewährleistet. Da bei dem hier beschriebenen Verfahren keine Kontakte zum Einsatz kommen, werden alle damit verbundenen Probleme und Fehlerquellen umgangen. Die Verwendung abgeschlossener evakuierterTiegel verhindert Abdampfverluste, Oxidbildung und den Einfluß des Schutzgases auf die Meßergebnisse. Weiterhin sind die Meßbedingungen im flüssigen und festen Zustand gleich. Mit dem beschriebenen Verfahren lassen sich mit Ausnahme ferromagnetischer Materialien alle metallischen Substanzen untersuchen.
    Ausführungsbeispiel
    Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
    Es zeigen
    Fig. 1: die Temperaturabhängigkeit der Dichte von Zinn und
    Fig.2: die Temperaturabhängigkeit des spezifischen elektrischen Widerstandes von Zinn.
    Zur Auswertung werden die folgenden Gleichungen benutzt
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