[发明专利]一种简谐振动应力框架式装置及其使用方法

权利要求书

1.一种简谐振动应力框架式装置，其特征在于：包括框架体、变幅端盖、压紧螺母、压紧器、振子及减振弹簧座；所述框架体采用空心圆柱体结构，框架体竖直设置，框架体的顶部为开口结构，框架体的底部为封闭结构，在框架体的上半段内表面设有内螺纹，在框架体的侧壁上开设有减重工艺孔；所述压紧螺母采用圆环形结构，在压紧螺母的周向外表面设有外螺纹，压紧螺母通过其周向外表面的外螺纹与框架体上半段内表面的内螺纹进行螺接配合；在所述压紧螺母的侧壁上开设有圆孔，通过圆孔与扳手工具配合对压紧螺母进行旋拧；所述变幅端盖的下端盖体设有外螺纹，变幅端盖通过其下端盖体的外螺纹与框架体上半段内表面的内螺纹进行螺接配合；所述变幅端盖的上端盖体设有内螺纹，变幅端盖通过其上端盖体的内螺纹与超声辐射器的变幅杆螺接配合；所述振子顶端与框架体底端以螺接方式固连在一起，在振子与框架体之间安装有声阻垫片；所述减振弹簧座顶端与振子底端以螺接方式固连在一起，减振弹簧座用于连接减震弹簧；所述压紧器位于压紧螺母下方的框架体内部，在压紧器与压紧螺母之间设置有蝶形弹垫，压紧器相对于框架体仅具有轴向滑移自由度；所述压紧器下方的框架体内部用于放置润湿基片或坩埚，当压紧器下方的框架体内部放置坩埚时，在坩埚与压紧器之间设置有坩埚压板。

2.根据权利要求1所述的一种简谐振动应力框架式装置，其特征在于：所述框架体的谐振频率为式中，f为框架体的谐振频率，E为框架体的弹性模量，S为框架体的横截面积，L为框架体的有效长度，m为框架体与振子的总质量。

3.权利要求1所述的简谐振动应力框架式装置的使用方法，其特征在于：选用润湿基片进行界面润湿实验，当简谐振动应力框架式装置完成安装后，先旋转压紧螺母，通过压紧螺母对下方的压紧器施加下压力，直到通过压紧器将润湿基片压紧固定住；然后启动超声辐射器，并调整超声辐射器的振动频率与简谐振动应力框架式装置的谐振频率保持一致，进而使超声场能量耦合给简谐振动应力框架式装置，超声场能量依次通过变幅杆、变幅端盖及框架体传递到振子，以激发振子产生振动，而振子产生的振动能量将进一步耦合给润湿基片，最后将超声场能量耦合给熔体和润湿基片的液/固界面；针对不同润湿偶，可改变超声场耦合强度、频率、辅助润湿剂及体系温度，并通过高分辨电子摄像头及计算机图形处理手段，测定液/固界面瞬、稳态润湿角和润湿接触半径，完成超声场耦合下界面润湿现象的研究。

4.权利要求1所述的简谐振动应力框架式装置的使用方法，其特征在于：所述的简谐振动应力框架式装置的使用方法，选用坩埚进行界面结构调控实验，当简谐振动应力框架式装置完成安装后，先旋转压紧螺母，通过压紧螺母对下方的压紧器施加下压力，直到通过压紧器及坩埚压板将坩埚压紧固定住；然后启动超声辐射器，并调整超声辐射器的振动频率与简谐振动应力框架式装置的谐振频率保持一致，进而使超声场能量耦合给简谐振动应力框架式装置，超声场能量依次通过变幅杆、变幅端盖及框架体传递到振子，以激发振子产生振动，而振子产生的振动能量将进一步耦合给坩埚，并将超声场能量耦合给熔体，最后将超声场能量耦合到熔体与其内悬浮反应物粉末的液/固界面；针对不同界面体系，可改变超声场耦合强度、声场耦合方式、体系温度及合金成分，获得界面传质与界面反应的最佳声场协同条件，完成超声场耦合下液/固传质、反应与结构调控机理的研究。