金属扩散测量装置及其测量方法制造方法及图纸

本申请涉及扩散测量技术领域，特别是涉及一种金属扩散测量装置及其测量方法

【技术实现步骤摘要】
金属扩散测量装置及其测量方法


[0001]本申请涉及扩散测量
，特别是涉及一种金属扩散测量装置及其测量方法
。

技术介绍

[0002]扩散是金属原子在液态时发生质量传输的主要形式之一，金属熔体的扩散行为与材料科学
、
冶金科学
、
固体物理等诸多领域联系密切，在铸造
、
焊接等实际工业生产过程中具有非常重要的指导意义
。
同时，扩散系数是衡量物质扩散能力的参数，是物质最重要的物理性质之一
。
因此，对金属熔体的扩散系数研究，有助于科研学者们深入了解金属间的质量传输现象背后的深层原理，且精确的金属熔体扩散系数是金属材料数值分析
、
相场模拟等研究领域的基石
。
[0003]相关技术中，通常以液态金属的形式进行扩散行为测量，虽然具有多种不同的测量方式，但是仍然存在以下缺陷：例如，某些方法中由于在升温和降温阶段都会发生原子扩散，导致测量结果误差较大；再例如，某些方法可以消除升温和降温阶段中的原子扩散影响，但是却无法考虑其他因素影响，故而也无法保证测量结构的准确性
。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要提供一种金属扩散测量装置，不仅可以消除升温和降温阶段中的原子扩散影响，还可以实现对金属熔体扩散过程的实时监测，提高测量结果的准确性
。
[0005]一种金属扩散测量装置，包括射线源
、
探测器和扩散结构，所述射线源
、
所述扩散结构和所述探测器沿第一方向间隔布置；所述扩散结构包括加热部和扩散部，所述加热部构造有装配腔，所述扩散部安装于所述装配腔内，所述扩散部包括多个沿第二方向层叠布置的扩散体，各个所述扩散体均构造有扩散腔，至少部分所述扩散体能够沿所述第三方向移动，以使任意相邻的所述扩散体上的扩散腔对齐或错开；其中，所述扩散结构沿第一方向的两侧分别设置有通口，每个所述通口与所述扩散部的位置相适应，所述射线源发出的射线能够经所述通口穿过所述扩散部，所述探测器用于接收穿过所述扩散部的射线；所述第一方向
、
所述第二方向和所述第三方向，两两成角度布置；
[0006]可以理解的是，利用扩散腔以容纳需要扩散的金属，并利用加热部的设置使得金属处于熔融状态，便于扩散检测
。
由于各个扩散体沿第二方向叠设，因此当部分扩散体沿第三方向移动时，任意相邻的两个扩散体之间产生剪切效果，从而去除各个扩散腔末端处氧化皮，提高了测量准确度
。
在这个过程中，射线源向扩散结构发出检测射线，检测射线经靠近射线源的通口照射至扩散部，而后经靠近探测器的通口射出并被探测器接收，以在探测器上显示出各个扩散腔中金属熔体的扩散状态图像，便于观察
。
如此，即可对各个扩散腔内的金属熔体的扩散过程进行实时监测，以消除其他因素影响，进一步保证测量结果的准确性
。
[0007]在其中一些实施例中，所述扩散部中各个所述扩散体共同限定有扩散范围，所述
扩散范围沿第二方向的尺寸为
h
，所述探测器沿第二方向的尺寸为
H
，所述扩散腔与所述射线源沿第一方向间距为
Ls
，所述射线源与所述探测器沿第一方向的间距为
L
，则：
[0008]在其中一些实施例中，以单个所述扩散体的厚度为
n
，以对接样品的总长度为
h1，则所述扩散体的层数
[0009]在其中一些实施例中，所述金属扩散测量装置还包括防护壳体，所述防护壳体用于限定出真空腔，所述扩散结构安装于所述真空腔内；其中，所述防护壳体沿第一方向的两侧分别开设有视窗口，各个所述视窗口与各个所述通口一一对应
。
[0010]在其中一些实施例中，所述防护壳体与所述散热结构之间具有装配间距
。
[0011]在其中一些实施例中，各个所述视窗口处均设置有高分子薄膜
。
[0012]在其中一些实施例中，所述加热部包括加热丝和至少两个隔热板，各个所述隔热板邻接布置并共同围设成所述装配腔，所述加热丝连接于所述隔热板；其中，所述加热丝弯折有多个沿第三方向间隔布置的加热段，各个所述加热段与各个所述扩散腔沿第三方向错开设置
。
[0013]在其中一些实施例中，沿所述第三方向，任意相邻的所述加热段之间具有第一距离，至少部分所述扩散体沿第三方向能够移动第二距离，则所述第二距离等于所述第一距离
。
[0014]在其中一些实施例中，所述扩散部还包括第一固定座和第二固定座，所述第一固定座和所述第二固定座分设于多个所述扩散体沿第二方向的两侧，并压设于邻接的所述扩散体；其中，所述第一固定座和所述第二固定座均设置有补偿槽，各个所述补偿槽能够与邻接的所述扩散腔连通，所述补偿槽用于填充石墨毡
。
[0015]在其中一些实施例中，所述扩散结构还包括箱体和冷却部，所述箱体围设于所述加热部的外侧，且所述加热部的部分伸出所述箱体设置，所述冷却部安装于所述箱体；其中，所述通口沿第一方向贯穿所述箱体设置，所述冷却部至少避让开所述通口和所述扩散部设置
。
[0016]在其中一些实施例中，所述扩散结构还包括固定骨架；所述扩散部沿第一方向的两侧均压设有所述固定骨架，各个所述固定骨架构造有避让口，各个所述避让口与各个所述通口相适配
。
[0017]在其中一些实施例中，所述金属扩散测量装置还包括移动机构，所述移动机构与所述扩散结构连接，所述移动机构用于驱动所述扩散结构相对所述射线源和所述探测器移动
。
[0018]本申请还提供了一种金属扩散测量方法，基于上述的金属扩散测量装置，所述金属扩散测量装置中的多个扩散体包括设置于中部或靠近中部的熔接扩散体；所述金属扩散测量方法包括以下步骤：
[0019]将扩散结构置于真空腔；
[0020]启动射线源和探测器；
[0021]加热扩散腔内的样品使其处于熔融状态；
[0022]驱动熔接扩散体沿第三方向移动，以将所述熔接扩散体沿自身高度方向两侧的多
个扩散体对应的扩散腔连通；
[0023]金属熔体扩散第一时间后，驱动部分扩散体沿第三方向反向移动，以使各个扩散腔分隔；
[0024]待样品冷却后取出以进行成分检测，并计算浓度曲线和扩散数据；
[0025]将计算得到的浓度曲线与扩散数据与探测器接收到扩散图像信息进行对比验证
。
[0026]在其中一些实施例中，所述将扩散结构置于真空腔之前，所述金属扩散测量方法还包括：
[0027]获取探测器相较射线源的空间分辨率
δ
；
[0028]根据空间分辨率
δ
调整扩散结构
、
射线源和探测器之间的间隔间距
。
[0029]在其中一些实施例中，所述获取探测器相较射线源的空间分辨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种金属扩散测量装置，其特征在于，所述金属扩散测量装置包括射线源
、
探测器和扩散结构，所述射线源
、
所述扩散结构和所述探测器沿第一方向间隔布置；所述扩散结构包括加热部和扩散部，所述加热部构造有装配腔，所述扩散部安装于所述装配腔内，所述扩散部包括多个沿第二方向层叠布置的扩散体，各个所述扩散体均构造有扩散腔，至少部分所述扩散体能够沿所述第三方向移动，以使任意相邻的所述扩散体上的扩散腔对齐或错开；其中，所述扩散结构沿第一方向的两侧分别设置有通口，每个所述通口与所述扩散部的位置相适应，所述射线源发出的检测射线能够经所述通口穿过所述扩散部，所述探测器用于接收穿过所述扩散部的检测射线；所述第一方向
、
所述第二方向和所述第三方向，两两成角度布置
。2.
根据权利要求1所述的金属扩散测量装置，其特征在于，所述扩散部中各个所述扩散体共同限定有扩散范围，所述扩散范围沿第二方向的尺寸为
h
，所述探测器沿第二方向的尺寸为
H
，所述扩散腔与所述射线源沿第一方向间距为
Ls
，所述射线源与所述探测器沿第一方向的间距为
L
；则：
3.
根据权利要求1所述的金属扩散测量装置，其特征在于，以单个所述扩散体的厚度为
n
，以对接样品的总长度为
h1，则所述扩散体的层数
4.
根据权利要求1至3中任一项所述的金属扩散测量装置，其特征在于，所述金属扩散测量装置还包括防护壳体，所述防护壳体用于限定出真空腔，所述扩散结构安装于所述真空腔内；其中，所述防护壳体沿第一方向的两侧分别开设有视窗口，各个所述视窗口与各个所述通口一一对应
。5.
根据权利要求4所述的金属扩散测量装置，其特征在于，所述防护壳体与所述散热结构之间具有装配间距
。6.
根据权利要求4所述的金属扩散测量装置，其特征在于，各个所述视窗口处均设置有高分子薄膜
。7.
根据权利要求1所述的金属扩散测量装置，其特征在于，所述加热部包括加热丝和至少两个隔热板，各个所述隔热板邻接布置并共同围设成所述装配腔，所述加热丝连接于所述隔热板；其中，所述加热丝弯折有多个沿第三方向间隔布置的加热段，各个所述加热段与各个所述扩散腔沿第三方向错开设置
。8.
根据权利要求7所述的金属扩散测量装置，其特征在于，沿所述第三方向，任意相邻的所述加热段之间具有第一距离，至少部分所述扩散体沿第三方向能够移动第二距离，则所述第二距离等于所述第一距离
。9.
根据权利要求1所述的金属扩散测量装置，其特征在于，所述扩散部还包括第一固定座和第二固定座，所述第一固定座和所述第二固定座分设于多个所述扩散体沿第二方向的
两侧，并压设于邻接的所述扩散体；其中，所述第一固定座和所述第二固定座均设置有补偿槽，各个所述补偿槽能够与邻接的所述扩散腔连通，所述补偿槽用于填充石墨毡
。10.
根据权利要求1所述的金属扩散测量装置，其特征在于，所述扩散结构还包括箱体和冷却部，所述箱体围设于所述加热部的外侧，且所述加热部的部分伸出所述箱体设置，所述冷却部安装于所述箱体；其中，所述通口沿第一方向贯穿所述箱体设置，所述冷却部至少避让开所述通口和所述扩散部设置
。11.
根据权利要求1所述的金属扩散测量装置，其特征在于，所述扩散结构还包括固定骨架；所述扩散部沿第一方向的两侧均压设有所述固定骨架，各个所述固定骨架构造有避让口，各个所述避让口与各个所述通口相适配
。12.
根据权利要求1或4所述的金属扩散测量装置，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡金亮，贾阳华，张博，徐立明，王鹏，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：