一种双金属层状复合板异温电流强化复合工艺物理模拟装置，包括筒式分段电阻加热器、脉冲电流电源和控温装置；筒式分段电阻加热器由上密封罩和下密封罩通过螺栓连接组成，内部形成气氛保护空间，中间设有隔热板；在上下密封罩外壁安装热电偶和加热段与控温装置连接，另设有气体入口和气体出口；在上密封罩的顶端插入推杆，推杆顶端连接压头、底端通过法兰逐层安装绝缘垫Ⅰ、正电极片、金属片Ⅰ；在下密封罩内部安装试样台，试样台顶端逐层安装绝缘垫Ⅱ、负电极片、金属片Ⅱ；脉冲电流电源的正负极分别通过导线与正电极片、负电极片相连。本发明专利技术可通过改变金属的工艺参数，结合复合界面的微观组织观测和强度测试，提供低成本、快捷有效的试验平台。
【技术实现步骤摘要】
双金属层状复合板异温电流强化复合工艺物理模拟装置
本专利技术涉及金属层状复合材料塑性加工领域，尤其是一种双金属层状复合板复合工艺的物理模拟装置。
技术介绍
双金属层状复合板是将不同物理、化学性能的两种金属利用各自性能优势进行分层组合而成的一类金属材料，复合加工得到的复合板可以充分发挥每个组元材料的性能特长，使材料的综合性能得到提高，实现各组元材料资源的最佳配置。 已知，异温复合技术是指将待复合的两种金属组元预先分别加热到不同温度后，再使其复合界面接触并通过施加外载实现复合的一种特殊工艺。目前，该技术与传统轧制复合、铸轧技术相结合，分别出现了异温轧制复合工艺和异温铸轧复合工艺。研究结果表明，对于热力学性能差异较大的两种金属组元，采用异温轧制复合工艺，不但有利于降低初复合临界压下率，而且可以提高复合强度。当两种金属组元熔点相差较大时，还可以在接触表面形成局部固液复合的特殊效果。以钢/铝异温轧制复合制备双金属板带材为例，当钢的初始复合温度取850°C、铝的初始复合温度取400°C时，由于组元钢的温度高于组元铝的熔点，二者进入轧制变形区后复合界面在高强压力和热传导作用下，会在铝板表面出现浅层熔化现象，液相铝与固相钢在轧制力作用下实现界面熔合与反应扩散复合，可有效降低实现复合所需的轧制压下率。与此同时，国内外学者研究发现，在复合轧制过程中，在复合界面上导入高频脉冲电流，有利于强化界面复合效果。 目前，国内外围绕同温复合开展了大量的理论和实验研究工作，而针对异温复合的研究相对较少，尤其是现有的热成形模拟装置(如Gleeble等)无法用于异温变形复合过程研究，也无法实现脉冲电流的导入。为进一步研究双金属层状复合板异温电流强化复合机理，优化工艺参数，亟待开发具有多参数工艺模拟功能的异温电流强化复合实验装置。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种双金属层状复合板异温电流强化复合工艺物理模拟装置，用以分析温度、厚度、电流参数、压下量等工艺参数，研究异温电流强化复合工艺对界面复合效果的影响。 为实现上述目的，采用了以下技术方案:本专利技术所述模拟装置包括筒式分段电阻加热器、脉冲电流电源和控温装置； 所述筒式分段电阻加热器是由上密封罩和下密封罩通过螺栓连接组成的筒状结构，内部腔体形成气氛保护空间；上下密封罩之间设有可推拉的隔热板，可形成两个独立的加热空间；所述上、下密封罩为钢制材料制成，外壁设有一层隔热材料，在隔热材料上安装热电偶；在上密封罩外壁设有加热段I，并从上密封罩上部开设气体出口；在下密封罩外壁设有加热段II，并从下密封罩底部开设气体入口 ；在筒式分段电阻加热器的外部设有控温装置，所述控温装置分别与加热段1、加热段II和热电偶连接； 在上密封罩的顶端垂直插入一根推杆，推杆顶端通过法兰I连接压头，压头顶端与压力机动梁相连；推杆底端连接法兰II，法兰II底面固接绝缘垫I，绝缘垫I底面固接正电极片，正电极片底面设有金属片I，金属片I周向均布通孔，该金属片I与法兰II通过套有陶瓷绝缘套的螺栓悬挂相连，且金属片I与正电极片紧密贴合；沿推杆轴心线设有通孔，在通孔内安装套有陶瓷环的导线；所述导线一端与从推杆顶部侧面引出与脉冲电流电源的正极相连，另一端穿过推杆底端的法兰、绝缘垫I与正电极片相连； 在下密封罩内部底面安装球面垫，在球面垫顶部立式安装柱状试样台，试样台与上密封罩内的推杆位置上下对应；在试样台的顶端固接绝缘垫II，在绝缘垫II顶面固接负电极片，在负电极片表面安装金属片II ;试样台的轴心线也设有通孔；在通孔内也安装套有陶瓷环的导线，该导线一端穿过绝缘垫II与负电极片，另一端与脉冲电流电源的负极相连。 所述推杆垂直插入上密封罩，在上密封罩顶端设有插入管，推杆穿过插入管后进入上密封罩，在插入管内部置入石墨填料进行密封。 在所述模拟装置上安装位移传感器，位移传感器的铁芯安装在推杆上，位移传感器外壳安装在上密封罩外端面上。 在下密封罩的底部固接底座，在底座内开设冷却水通道。 所述从气体入口进入气氛保护空间的气体为氩气。 工作过程大致如下: 工作时，将一个金属片试件置于推杆底端，利用法兰和螺栓悬挂装置进行连接固定，保持该金属片处于最下方并与正电极片紧密贴合；将另一个金属片试件安装在试样台的负电极片顶面。根据工艺要求，设定加热段I和加热段II的工作温度，在氩气保护气氛下，推入分段电阻加热器隔热板，形成两个独立的加热空间，并利用温度监控装置和热电偶对各自炉膛温度实时监测和精确控制。将两种金属组元试件分别加热至设定温度并保温一定时间后，关闭电阻加热器，将隔热板打开。启动脉冲电流源，驱动压头和推杆向试样台的方向运动，通过位移传感器控制移动的距离，将初始温度不同的两金属组元试件压缩变形至设定压下量，两组元金属接触变形时形成电流回路，实现双金属异温复合界面的电流强化复合效果。通过改变两种金属的厚度或加热温度或变形压下量、脉冲电流的频率、强度等工艺参数，实现双金属层状复合板异温电流强化复合工艺过程模拟，结合复合界面的微观显微观察和强度测试，为双金属层状复合板异温电流强化复合工艺参数优化提供低成本、快捷有效的试验平台。 与现有技术相比，本专利技术具有如下优点: 1、可直观了解双金属层状复合板异温电流强化复合工艺在实验过程中的下压位移量、加热温度、下压强度、电流脉冲强度等参数，便于研究异温电流强化复合工艺的合理性能和发展方向； 2、操作简单、安全可靠、分段加热温度可控、异温电流强化效果好。 【附图说明】 图1是本专利技术在加热阶段的剖面图。 图2是本专利技术在压下变形阶段的剖面图。 图3是本专利技术在压下变形阶段的两种金属片压合部分的放大图。 附图标号:1_压头、2-位移传感器、3-推杆、4-柔性石墨填料、5-隔热材料、6_热电偶、7-加热段1、8_控温装置、9-上密封罩、10-隔热板、11-下密封罩、12-加热段I1、13-气体入口、14-底座、15-0型密封圈、16-球面垫、17-试样台、18-绝缘垫I1、19-负电极片、20-金属片I1、21-金属片1、22_正电极片、23-绝缘垫1、24_螺栓、25-脉冲电流电源、26-气体出口、27-导线、28-陶瓷环、29-加热电源线、30-测温热电偶接线、31-冷却水通道、32-陶瓷绝缘套、33-螺母。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术做进一步说明: 如图1和图2所示的本专利技术的剖面图中，本专利技术所述模拟装置包括筒式分段电阻加热器、脉冲电流电源和控温装置； 所述筒式分段电阻加热器是由上密封罩9和下密封罩11通过螺栓连接组成的筒状结构，内部腔体形成气氛保护空间；上下密封罩之间设有可推拉的隔热板10，可形成两个独立的加热空间；所述上、下密封罩为钢制材料制成，外壁设有一层隔热材料5，在隔热材料上安装热电偶6 ;在上密封罩外壁设有加热段I 7，并从上密封罩上部开设气体出口26 ;在下密封罩外壁设有加热段II 12,并从下密封罩底部开设气体入口 13 ;在筒式分段电阻加热器的外部设有控温装置，所述控温装置8分别与加热段1、加热段II和热电偶连接；控温装置的加热电源线29与加热段连接，测温热电偶接线30与热电偶连接。 在上密封罩的顶端垂直插入本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种双金属层状复合板异温电流强化复合工艺物理模拟装置，其特征在于：所述模拟装置包括筒式分段电阻加热器、脉冲电流电源和控温装置；所述筒式分段电阻加热器是由上密封罩和下密封罩通过螺栓连接组成的筒状结构，内部腔体形成气氛保护空间；上下密封罩之间设有可推拉的隔热板，可形成两个独立的加热空间；所述上、下密封罩为钢制材料制成，外壁设有一层隔热材料，在隔热材料上安装热电偶；在上密封罩外壁设有加热段Ⅰ，并从上密封罩上部开设气体出口；在下密封罩外壁设有加热段Ⅱ，并从下密封罩底部开设气体入口；在筒式分段电阻加热器的外部设有控温装置，所述控温装置分别与加热段Ⅰ、加热段Ⅱ和热电偶连接；控温装置的加热电源线与加热段连接，测温热电偶接线与热电偶连接。在上密封罩的顶端垂直插入一根推杆，推杆顶端通过法兰Ⅰ连接压头，压头顶端与压力机动梁相连；推杆底端连接法兰Ⅱ，法兰Ⅱ底面固接绝缘垫Ⅰ，绝缘垫Ⅰ底面固接正电极片，正电极片底面设有金属片Ⅰ，金属片Ⅰ周向均布通孔，该金属片Ⅰ与法兰Ⅱ通过套有陶瓷绝缘套的螺栓悬挂相连，且金属片Ⅰ与正电极片紧密贴合；沿推杆轴心线设有通孔，在通孔内安装套有陶瓷环的导线；所述导线一端与从推杆顶部侧面引出与脉冲电流电源的正极相连，另一端穿过推杆底端的法兰、绝缘垫Ⅰ与正电极片相连；在下密封罩内部底面安装球面垫，试样台与球面垫配合，试样台与上密封罩内的推杆位置上下对应；在试样台的顶端固接绝缘垫Ⅱ，在绝缘垫Ⅱ顶面固接负电极片，在负电极片表面安装金属片Ⅱ；试样台的轴心线也设有通孔；在通孔内也安装套有陶瓷环的导线，该导线一端穿过绝缘垫Ⅱ与负电极片，另一端与脉冲电流电源的负极相连。...
【技术特征摘要】
1.一种双金属层状复合板异温电流强化复合工艺物理模拟装置，其特征在于:所述模拟装置包括筒式分段电阻加热器、脉冲电流电源和控温装置； 所述筒式分段电阻加热器是由上密封罩和下密封罩通过螺栓连接组成的筒状结构，内部腔体形成气氛保护空间；上下密封罩之间设有可推拉的隔热板，可形成两个独立的加热空间；所述上、下密封罩为钢制材料制成，外壁设有一层隔热材料，在隔热材料上安装热电偶；在上密封罩外壁设有加热段I，并从上密封罩上部开设气体出口 ；在下密封罩外壁设有加热段II，并从下密封罩底部开设气体入口 ；在筒式分段电阻加热器的外部设有控温装置，所述控温装置分别与加热段1、加热段II和热电偶连接；控温装置的加热电源线与加热段连接，测温热电偶接线与热电偶连接。 在上密封罩的顶端垂直插入一根推杆，推杆顶端通过法兰I连接压头，压头顶端与压力机动梁相连；推杆底端连接法兰II，法兰II底面固接绝缘垫I，绝缘垫I底面固接正电极片，正电极片底面设有金属片I，金属片I周向均布通孔，该金属片I与法兰II通过套有陶瓷绝缘套的螺栓悬挂相连，且金属片I与正电极片紧密贴合；沿推杆轴心线设有通孔，在通...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄华贵，叶丽芬，刘文文，吕增伟，燕猛，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13
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