[实用新型]合金凝固过程中不同阶段液淬取样装置

说明书

技术领域

本实用新型属于材料制备和加工技术领域，具体涉及一种合金凝固过程中不同阶段液淬取样装置。

背景技术

合金的凝固是指合金由液相转变为固相的过程。凝固是合金液态成型技术的重要科学问题。研究合金凝固过程中组织演变规律、溶质分配规律及凝固界面形态等涉及合金最终凝固组织的影响因素，可为合金组织的改善提供理论指导，丰富合金的凝固理论。金属凝固过程由于是在高温下进行，而且金属液又是不透明的，因此研究起来比较困难。液淬技术是利用激冷的方法将凝固过程中不同阶段的组织保留下来，然后分析合金凝固过程中的组织演变规律、溶质分配规律及凝固界面形态等问题，是研究合金凝固过程的有效手段。

传统的液淬装置，一般都是合金液在炉内冷却至一定温度后，将合金液取出，然后再放入液淬介质中进行液淬。这一不连续的操作方式，不仅操作繁琐，更重要的是操作时间较长，在取样过程中合金液温度下降较明显，在此过程中合金组织发生变化，致使制得的液淬试样不能真实地反映合金的实际凝固过程，影响研究结论的准确性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种合金凝固过程中不同阶段液淬取样装置，本装置不仅能够实现对合金实际凝固过程的模拟，而且不需将合金液从坩埚内取出再放入液淬介质，实现连续操作，使得操作过程中合金液温度变化极小，从而更精确地反映合金凝固过程中的组织演变，这些是传统液淬取样装置没法实现的。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

合金凝固过程中不同阶段液淬取样装置：包括框式支架，框式支架上端设有炉子，炉子包括通过炉温测定热电偶连接的炉体和控制面板两部分，炉体上端设有传动装置，炉体中心纵向贯穿有石英管，石英管上下两端各设一个耐火塞，石英管与炉体内壁之间填充有保温材料，位于两耐火塞之间的石英管空腔为加热区域，加热区域周围的保温材料中均布有加热棒，两耐火塞的中心与石英管同轴设有通孔，下端耐火塞的通孔为非加热区域，上端耐火塞的通孔中贯穿有坩埚并延伸至加热区域，坩埚内放置有合金液温度测定热电偶，坩埚上端与传动装置活动连接，框式支架下方与石英管中心对应的位置放置有液淬槽，液淬槽内盛放有液淬介质。

较好地，所述传动装置包括设在炉体上端的支座、传动杆、夹持杆，传动杆垂直设在支座上，夹持杆两端设有垂直连通的竖向通孔与横向通孔，传动杆、坩埚分别穿过其中的一个竖向通孔并通过夹头穿过对应的横向通孔夹紧，实现与夹持杆的活动连接。

进一步，坩埚内还可以放置有保护气管。

较好地，框式支架上端一体成型有支撑板，炉子设在支撑板上；支撑板上与石英管同轴设有通孔，并且下端耐火塞通孔的直径≤该通孔直径≤下端耐火塞的直径，以方便坩埚能够直接迅速地掉进液淬介质中。

本实用新型中，传动装置用于坩埚、热电偶和保护气管（根据合金需要）的固定和移动，其中，夹持杆用于固定坩埚，传动杆用于移动坩埚；连通的加热区域和非加热区域，分别用于合金的熔炼和模拟液淬之前的合金凝固过程；液淬槽，用于盛放液淬介质。所述坩埚可以根据熔炼合金的类型选择不同材质的坩埚。所述炉温测定热电偶和合金液温度测定热电偶可以根据需要测量的温度范围选择适宜的热电偶，常用有K型热电偶；为了准确得到凝固过程中合金液的实时温度，合金液温度测定热电偶直接插入合金液中。所述保护气管，根据熔炼的合金类型决定是否需要，如进行镁合金的熔炼需要CO₂和SF₆作为保护气。所述加热棒可以根据合金的熔炼温度选择，1000℃以下常用电阻丝，如镁合金、铝合金的熔炼；1000-1400℃常用碳硅棒，如铜合金的熔炼；1400℃以上常用硅钼棒，如铸铁、铸钢的熔炼。所述控制面板可以实现炉温的控制及显示功能。所述非加热区域中存在一个离加热区域越远温度越低的温度场，在这个温度场中控制坩埚的下拉位置能够模拟合金液常规铸造的冷却过程，待冷却温度达到液淬温度点后，将合金液连同坩埚直接快速地置入下面的液淬介质中。所述液淬介质采用激冷效果好的低温盐水、低温NaOH溶液、液氮和低熔点合金液等。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：本实用新型使合金的熔炼、凝固（液淬点温度以上凝固过程）和液淬从上而下是连通的，到达目标温度点时，松开夹头后坩埚能够迅速掉进液淬介质中，基本上实现无时间差液淬。如此，本装置能够实现对合金实际凝固过程的模拟，液淬点的温度控制精度很高，可以实现凝固过程中不同阶段的快速液淬取样，得到凝固过程中不同阶段更真实的组织，更准确地反映合金的凝固过程。这些是传统液淬取样装置没法实现的。

附图说明