[发明专利]一种金属快速凝固热流测试装置及测试方法

权利要求书

1.一种金属快速凝固热流测试装置，其特征在于：包括液滴发射系统、数据采集系统和气氛控制系统；

所述液滴发射系统包括一采用电加热的石英管(41)，所述石英管(41)底部开设有一直径小于0.5mm的小孔，所述小孔的上部石英管绕装有感应线圈(42)；所述石英管(41)内腔与一气压组件(43)连通，用于向石英管内腔加压；

所述数据采集系统包括位于石英管底部的基座(21)，所述基座(21)内部设有热电偶(23)和冷却组件；

所述液滴发射系统和数据采集系统均设置在气氛控制系统的气氛保护室(31)内，所述气氛保护室(31)上分别设有进气管(33)和出气管(34)，所述气氛保护室(31)顶部为可打开的保护性气罩(35)，所述保护性气罩(35)通过转架(12)密封盖合在气氛保护室(31)上，所述石英管(41)竖直连接在保护性气罩(35)上。

2.根据权利要求1所述的一种金属快速凝固热流测试装置，所述气压组件(43)为一连接气泵的气囊，所述气囊通过管道与石英管(41)内腔连通。

3.根据权利要求1所述的一种金属快速凝固热流测试装置，所述基座(21)为铜质平台，内部设有冷却水循环管道(22)，所述热电偶(23)埋覆在基座平台里面，并与NI温度采集模块连接。

4.根据权利要求1所述的一种金属快速凝固热流测试装置，所述气氛保护室(31)上设有观察窗(32)。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种金属快速凝固热流测试装置，所述石英管(41)上部还设有检测实时温度的高温计(44)。

6.一种权利要求1-5中任一项的金属快速凝固热流测试装置的测试方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步、装样，将2-5g钢样放入石英管底部；

第二步、抽真空，将气氛保护室密封，然后将内部抽真空至真空度10^-15-10^-25Pa，并充入惰性保护气体，最终使气氛保护室内压力达到一个大气压；

第三步、熔化金属，通过感应线圈对石英管底部的钢样进行加热至目标熔化温度；

第四步、脉冲喷射，打开数据采集系统的冷却水管路，并控制冷却水循环流量为2.5-15L/min，通过气压组件向石英管内部通入脉冲惰性气体，通过气压控制熔化的钢水液滴从石英管喷射到基座上；

第五步、数据采集，在第四步开始前即通过热电偶以0-200Hz的频率开始数据采集，一直到钢水液滴完成冷却凝固；

第六步、数据处理，将采集得到的温度信号计算出液滴凝固过程中热流的变化情况。

7.根据权利要求6所述的一种金属快速凝固热流测试装置的测试方法，在测试过程中，通过高温计对石英管内的温度进行实时监测，保证液滴射出前实时温度不低于目标熔化温度。

8.根据权利要求6所述的一种金属快速凝固热流测试装置的测试方法，所述钢样放置3-4g，气氛保护室内的真空度为10^-20-10^-25Pa，冷却水循环流量为5-10L/min，数据采集频率为50-150Hz。