[发明专利]一种真空电致成形测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种真空电致成形测试装置，包括拉力/压力试验机、集成控制柜和数据采集处理装置；拉力/压力试验机上有真空腔室，横梁下方的活塞连接有滑动密封穿过真空腔室顶部的试验杆，拉力/压力试验机的试验台和试验杆上分别设置加热电极，加热电极之间有成形模具；集成控制柜中有真空获得装置及其控制器、水冷装置和加热电源装置；真空腔室中有温度测量单元、I/O测量单元和电阻率测量单元，拉力/压力试验机、温度测量单元、I/O测量单元和电阻率测量单元与数据采集处理装置导线连接。本发明在高真空环境中，通过电加热方式将试样加热到特定温度，并对试样压铸成形,同时,测试成形过程中的压力、电压、电流、温度与内阻等参数。

技术领域

本发明涉及材料科学技术领域，特别是涉及一种真空电致成形测试装置及方法。

背景技术

传统的热成形工艺由于高耗能、低材料利用率和较长的生产周期已难以满足当今社会对材料成形领域提出的节能、低耗、绿色制造的要求。随着时代的发展，新型材料的不断产生，其成形窗口窄，对温度敏感，成形过程中相变复杂等特点也为材料成形提出了更高的要求。目前的电致加热是材料利用自身电阻在电流作用下产生焦耳热的方式进行升温成形，首先由电源产生的低压大电流穿过电极、模具、坯料形成串联回路，利用焦耳热将坯料在成形模具内快速加热，使其达到成形所需的高温状态；在成形过程中，继续对坯料进行电阻加热，通过控制加热电流强度使坯料产生足够的焦耳热以平衡由于辐射、传导等引起的工件热量散失，减缓坯料的冷却速度，延长锻造时间，保持零件成形部位处于最佳的成形温度。电致加热技术具有升温速率快(可提供高达106K/s)、材料受热均匀、易于调节和控制等特点。

对于成形后的样品质量和工艺控制，通常是对成形后的样品进行物化检测来进行反推、优化，修改工艺参数，其过程繁琐、周期长，对于材料科学的研究带来不利影响。而材料成形过程的原位监控，在加工成本和工艺再现性方面具有许多优势，但是，现有的成形装置并没有原位测试、监控的功能。

本发明就是将直流或脉冲电致成形技术与拉力/压力测试装置相结合，并通过电子传感器来实现导电脆性材料、非晶合金及半导体材料的净密成形过程的原位测试与控制。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种真空电致成形测试装置，具有测试全面、操作简单、测试精度高等优点。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种真空电致成形测试装置，包括拉力/压力试验机、集成控制柜和数据采集处理装置；所述拉力/压力试验机上设置有真空腔室，所述拉力/压力试验机横梁下方的活塞连接有试验杆，所述试验杆滑动密封穿过所述真空腔室顶部，所述拉力/压力试验机的试验台和试验杆上分别设置有加热电极，所述加热电极之间设置有成形模具；所述集成控制柜中设置有真空获得装置及其控制器、为真空腔室外壳降温的水冷装置和加热电源装置；所述真空腔室前方设置有密封观察舱门，后方通过真空管连接真空获得装置，所述真空腔室的外壳中设置有通过管道连接所述水冷装置的水冷通道，所述真空腔室中至少设置有一路温度测量单元、一路I/O测量单元和一路电阻率测量单元，所述拉力/压力试验机、温度测量单元、I/O测量单元和电阻率测量单元与数据采集处理装置通过导线数据连接；所述加热电源装置通过电缆连接加热电极；所述数据采集处理装置将采集到的数据进行处理后，形成时间变化曲线并保存、输出。

为了更好的实现本发明，所述加热电源装置为脉冲加热电源、直流电源、脉冲/直流两用电源中的一种。

进一步的,所述真空腔室通过连接法兰固定在拉力/压力试验机上，顶部设置有固定法兰、连接支撑杆和连接支撑杆顶部的定位装置，所述活塞穿过定位装置，下端通过承压杆连接有试验杆，所述试验杆穿过固定法兰、滑动密封伸入所述真空腔室。

作为优选,所述真空获得装置为机械泵-分子泵双级真空装置。