[发明专利]一种用来原位观察半固态金属合金流变行为的装置与方法

说明书

本发明涉及一种用来原位观察半固态金属/合金流变行为的装置以及方法，包括加热炉，加热炉包括炉体和炉盖，炉体内具有炉膛，还包括：旋转部件，旋转部件能转动地贯穿炉膛的一个侧壁设置，旋转部件上设有朝固定部件方向凸起的凸台，旋转部件设有自其外侧端向凸台底部延伸的第一通光孔；固定部件，固定部件贯穿设于与旋转部件相对的侧壁上，固定部件上设有与凸台对应的凹槽，凹槽能与凸台相互嵌合而在凹槽与凸台之间构成用于放置金属/合金试样的试验腔，凸台能带动试样旋转，固定部件设有自其外侧段向凹槽底部延伸的第二通光孔。该种装置能够用来原位观察半固态金属/合金流变行为。

技术领域

本发明涉及金属/合金流变行为研究领域，尤其涉及一种用来原位观察半固态金属/合金流变行为的装置与方法。

背景技术

铸造合金例如铝合金、镁合金、锌合金、钢铁及其纯金属等在充型和凝固过程中，由于半固态状态下同时存在液相和固相，两相的流动容易导致最终成形的铸件产生偏析、气孔、热裂纹等铸造缺陷。这种流动是由金属/合金凝固过程中糊状区即半固态金属/合金的流变特性和铸造工艺参数决定的。了解半固态金属/合金流变特性对于获得合适的铸造工艺以消除缺陷至关重要。然而，由于半固态金属/合金温度较高，很难对其进行流变过程的原位观察。以往对半固态金属/合金的流变学研究大多是建立在宏观流变性能测试结果上的，得到的结论和流变模型也都是通过唯象性的方法总结出的结果。对于真正影响其流变性能的微观组织(半固态金属/合金中的固相含量、尺寸、形态以及其在半固态金属/合金流动过程中的动态行为)，目前并没有一种合适的方法去观察和表征。并且目前大部分实验研究是基于金属/合金的部分熔化进行的，并不能反应金属/合金在凝固过程中的流变行为。因此，目前的研究无法准确反映金属/合金在凝固过程中的流变行为。

目前X射线光源站没有可以用来原位观察半固态的装置，只是提供X射线光源，并且使用常规的加热炉、流变装置无法对半固态金属/合金材料流变行为实时原位观察成像。因此需要一种用来原位观察半固态金属/合金流变行为的装置与方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种用来原位观察半固态金属/合金流变行为的装置与方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用来原位观察半固态金属/合金流变行为的装置，包括加热炉，所述加热炉包括炉体和炉盖，所述炉体内具有炉膛，还包括：

旋转部件，所述旋转部件能转动地贯穿所述炉膛的一个侧壁设置，所述旋转部件上设有朝固定部件方向凸起的凸台，所述旋转部件设有自其外侧端向所述凸台底部延伸的第一通光孔；

固定部件，所述固定部件贯穿设于与所述旋转部件相对的侧壁上，所述固定部件上设有与所述凸台对应的凹槽，所述凹槽能与所述凸台相互嵌合而在所述凹槽与凸台之间构成用于放置金属/合金试样的试验腔，所述凸台能带动所述试样旋转，所述固定部件设有自其外侧段向所述凹槽底部延伸的第二通光孔。

为了便于调节凸台和凹槽的间距从而能够放入不同厚度的试样，与所述固定部件配合设置有用于调节所述固定部件与所述旋转部件间距的调节机构。

优选的，所述调节机构包括套设于所述固定部件的外端上的转轮，转动所述转轮能驱动所述固定部件沿轴向移动。该种结构简单，便于操作。

为了便于操作和制造，所述固定部件靠近所述侧壁的部分设有外螺纹，与所述炉膛的侧壁螺纹配合，使得所述固定部件能沿轴向移动。

优选的，所述旋转部件的外端上套设有用于与旋转驱动机构配合的齿轮。该种结构简单便于制造，且使用效果良好。

为了在试验过程中凸台和凹槽的间距不变，在所述旋转部件上具有沿径向向外延伸的第一档部，在所述固定部件上具有沿径向向外延伸的第二档部，抵挡在所述第一档部和所述第二档部之间设有限位件。