9.2.3 Застосування резистометричного аналізу в матеріалознавстві

Вимірювання питомого електричного опору матеріалів широко застосовують в фізичному металознавстві, щоб оцінити якість термічної обробки, концентрацію домішок і легуючих елементів, досконалість кристалічної гратки, дослідити діаграми стану багатокомпонентних систем та кінетику фазових перетворень.

Ступінь чистоти відпалених металів можна визначити за результатами вимірювань електроопору при кімнатній температурі та поблизу 0 К. Вимірювання зазвичай проводять при 300 К та 4,2 К. Відношення R₃₀₀/R_4,2 суттєво відрізняється для різних матеріалів та при малій кількості домішок може досягати 10⁵. Приклад залежності електроопору від вмісту домішок наведено на рис. 9.4.

Рисунок 9.4 – Вплив сумарної кількості домішок проникнення вуглецю, азоту, кисню в залізі на рівень співвідношення R₃₀₀/R_4,2.

Висока структурна чутливість питомого електричного опору дозволяє

Використовувати метод резистометрії для дослідження майже будь-яких структурних перетворень металевих сплавів при термообробці. Найбільш значні зміни електроопору сталей відбуваються при формуванні мартенситу та його розпаді під час відпуску, також значні зміни опору є й при розпаді переохолодженого аустеніту. За допомогою резистометрії неможливо встановити об’ємні долі новоутворених фаз чи складових, але моменти початку та кінця перетворень можуть бути встановлені з достатньою точністю.

Розпад пересиченого твердого розчину викликає, зазвичай, зниження електроопору, що обумовлено зниженням концентрації розчину. Такі зміни спостерігаються при відпуску загартованих сталей, штучному старінні алюмінієвих сплавів (див. рис. 9.5) та в багатьох інших випадках. Але при старінні деяких сплавів може спостерігатися й підвищення електричного опору, яке може викликатися структурними перебудовами, або внаслідок виділення фази з високим питомим електроопором, наприклад, карбидів.

Рисунок 9.5 - Залежність питомого електричного опору сплаву АМг8 від часу штучного старіння при 150 °C.

З використанням правила Курнакова можна за допомогою дослідження змін рівня електроопору будувати діаграми стану.

9.3 Методики вирішення експериментального завдання та відповідне устаткування

У більшості металознавчих досліджень безпосередньо питомий електричний опір не визначають. Зазвичай порівнюють опір зразків, що відрізняються складом чи обробкою або слідкують за змінами електроопору в процесі обробки або фазових перетворень.

Електричний опір може вимірюватися з використанням постійного або змінного струму. Безпосередньо для вимірювань найчастіше використовують вимірювальні прилади постійного струму, які мають високу точність та чутливість.

Найпростішою й доступнішою методикою вимірювання електричного опору є пряме вимірювання опору з застосуванням вольтметра та амперметра. В разі необхідності проведення прецизійних досліджень, користуються методиками вимірювання за допомогою мостів та потенціометрів (компенсаційний метод). Також використовуються зондові та безконтактні методики.