可原位观察的透明合金定向凝固实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可原位观察的透明合金定向凝固实验装置，包括温度控制机构、拉条、玻璃管、成像机构以及超声机构和/或激光机构，所述温度控制机构包括基板、导热机构和外循环恒温机构，所述导热机构定位于所述基板，所述导热机构包括沿水平方向并排间隔设置的两个导热组件，两个所述导热组件均与所述外循环恒温机构相连接，所述拉条伸入两个所述导热组件内且能够沿水平方向移动，所述玻璃管置入所述拉条内，所述成像机构位于所述玻璃管的上方。本发明专利技术能够原位研究超声辅助定向凝固过程和激光加热凝固过程，实现了金属凝固过程中难以实现的原位研究，减少金属凝固实验成本，为实际凝固过程提供理论指导。凝固过程提供理论指导。凝固过程提供理论指导。

【技术实现步骤摘要】
可原位观察的透明合金定向凝固实验装置


[0001]本专利技术涉及定向凝固
，尤其涉及一种可原位观察的透明合金定向凝固实验装置。

技术介绍

[0002]凝固是自然界中一种常见的由液相转变为固相的相变现象。以金属材料凝固为例，先用热源将材料加热成液相，再进行冷却。
[0003]超声波辅助凝固的方法可以促进形核使晶粒细化，进而提高材料的力学性能。激光是一种新型的热源，具有高能量密度的特点，常常用于金属材料的焊接，增材制造等，在焊接或增材制造过程中，由于固液气三相共存的熔池存在温度差，因此熔池内部有对流产生，导致凝固过程中枝晶生长方向发生偏转，该现象会影响材料最终的力学性能。为了研究凝固机理和探究凝固组织演变规律，许多学者采用x射线同步衍射装置原位观察金属材料的凝固过程，但是该方法设备复杂且成本较高。有学者发现某些有机物(例如丁二腈
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丙酮混合物、环己烷等透明合金)的凝固形貌与金属类似，并且具有低熔点和光学透明的特点，对其研究成本低。因此，对透明合金凝固研究具有重要意义，但是现有未存在对透明合金进行原位观察的设备。

技术实现思路

[0004]针对现有技术不足，本专利技术的目的在于提供一种可原位观察的透明合金定向凝固实验装置。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术一实施例提供的技术方案如下：
[0006]一种可原位观察的透明合金定向凝固实验装置，包括温度控制机构、拉条、玻璃管、成像机构以及超声机构和/或激光机构，所述温度控制机构包括基板、导热机构和外循环恒温机构，所述导热机构定位于所述基板，所述导热机构包括沿水平方向并排间隔设置的两个导热组件，两个所述导热组件均与所述外循环恒温机构相连接，所述拉条伸入两个所述导热组件内且能够沿水平方向移动，所述玻璃管置入所述拉条内，所述成像机构位于所述玻璃管的上方。
[0007]作为本专利技术的进一步改进，每个所述导热组件均包括相互配合的上导热板与下导热板，所述上导热板上设置有第一凹槽或第一凸台，所述下导热板上设置有与所述上导热板的第一凹槽或第一凸台相配合的第二凸台或第二凹槽。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，所述第二凸台上设置有第三凹槽，所述拉条设于所述第三凹槽内。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述拉条内设置有容纳孔，所述玻璃管设置在所述容纳孔内。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述玻璃管为矩形玻璃管，所述容纳孔为矩形孔。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，每个所述上导热板、下导热板上均设置有进水口、出水
口，所述进水口与出水口位于同一端，所述进水口与所述出水口相连通。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，每个所述进水口、出水口处均设置有支管。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，两个所述上导热板相对的端部均设置缺口。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述基板上设置定位槽，两个所述导热组件的下部均紧密配合在所述定位槽内。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述定位槽的底壁设置有凹陷部，所述凹陷部对应两个所述导热组件之间，所述凹陷部内设置有光源。
[0016]本专利技术的有益效果是：
[0017](1)本专利技术的低温端导热组件和高温端导热组件与外循环恒温机构相连接，温度梯度稳定，且低温端导热组件和高温端导热组件间隔水平并列设置，能够形成稳定的温度场，则透明合金在定向凝固过程中就可以形成一个稳定的固液界面，能够清楚观察到凝固界面的枝晶生长和枝晶与气泡相互作用过程。
[0018](2)原位研究超声辅助定向凝固过程和激光加热凝固过程，实现了金属凝固过程中难以实现的原位研究，减少金属凝固实验成本，可以实时的观察到凝固过程也就是显微组织演化过程，研究超声波的作用机理，研究激光加热熔池中对流的作用，为实际凝固过程提供理论指导。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术的优选实施例的温度控制机构与拉条配合的俯视图；
[0021]图2为图1的H
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H向剖视图；
[0022]图3为本专利技术的优选实施例的温度控制机构与拉条配合的主视图；
[0023]图4为本专利技术的优选实施例的温度控制机构与拉条配合的右视图；
[0024]图5为本专利技术的优选实施例的剖视图；
[0025]图6为本专利技术的优选实施例的低温端上导热板的主视图；
[0026]图7为本专利技术的优选实施例的低温端上导热板的俯视图；
[0027]图8为本专利技术的优选实施例的低温端上导热板的左视图；
[0028]图9为本专利技术的优选实施例的低温端下导热板的主视图；
[0029]图10为本专利技术的优选实施例的低温端下导热板的俯视图；
[0030]图11为本专利技术的优选实施例的低温端下导热板的左视图；
[0031]图12为本专利技术的优选实施例的拉条上开设矩形孔的俯视图；
[0032]图13为本专利技术的优选实施例的基板的侧视图；
[0033]图14为本专利技术的优选实施例的矩形玻璃管的结构示意图；
[0034]图15为本专利技术的优选实施例的矩形玻璃管的侧视图；
[0035]图16为本专利技术的优选实施例的采用不同抽拉速度形成的柱状晶形貌；
[0036]图17为本专利技术的优选实施例的超声辅助定向凝固结果图；
[0037]图18为本专利技术的优选实施例的无抽拉速度时超声辅助凝固结果图；
[0038]图19为本专利技术的优选实施例的激光加热凝固结果图；
[0039]图中：10、温度控制机构，101、基板，102、低温端导热组件，103、高温端导热组件，104、低温端上导热板，105、低温端下导热板，106、第一凹槽，107、第二凸台，108、高温端上导热板，109、高温端下导热板，110、第三凹槽，111、进水口，112、出水口，113、侧面孔，114、液相通道，115、支管，116、缺口，117、定位槽，118、安装孔，119、凹陷部，120、光源，12、拉条，121、矩形孔，20、矩形玻璃管，30、成像机构，301、光学显微镜，302、CCD相机，303、电脑，40、变幅杆，50、激光头。
具体实施方式
[0040]为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0041]请参阅图1
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图5，本申请实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可原位观察的透明合金定向凝固实验装置，其特征在于，包括温度控制机构、拉条、玻璃管、成像机构以及超声机构和/或激光机构，所述温度控制机构包括基板、导热机构和外循环恒温机构，所述导热机构定位于所述基板，所述导热机构包括沿水平方向并排间隔设置的两个导热组件，两个所述导热组件均与所述外循环恒温机构相连接，所述拉条伸入两个所述导热组件内且能够沿水平方向移动，所述玻璃管置入所述拉条内，所述成像机构位于所述玻璃管的上方。2.根据权利要求1所述的可原位观察的透明合金定向凝固实验装置，其特征在于，每个所述导热组件均包括相互配合的上导热板与下导热板，所述上导热板上设置有第一凹槽或第一凸台，所述下导热板上设置有与所述上导热板的第一凹槽或第一凸台相配合的第二凸台或第二凹槽。3.根据权利要求2所述的可原位观察的透明合金定向凝固实验装置，其特征在于，所述第二凸台上设置有第三凹槽，所述拉条设于所述第三凹槽内。4.根据权利要求1或3所述的可原位观察的透明合金定向凝固实验装置，其特征在于，所述拉条内设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆宇，陈宇，王晓南，沈鑫珺，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：