【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及轻合金处理，具体涉及用于调控轻合金凝固过程中冷却速率的实验装置及方法。
技术介绍
1、轻合金铸件可借助多种液态成形方式进行加工，如压铸、挤压铸造、低压铸造、砂型铸造、金属型铸造、熔模精密铸造、半固态铸造等。在上述的铸造成形过程中，轻合金铸锭的制备过程可简单划分为两个阶段：合金熔化和液态凝固。在轻合金液态凝固阶段，高温液态金属流入铸造模具内并完成充型，随后在铸造模具中完成冷却凝固过程，直至冷却凝固至室温，获得依赖于铸造模具型腔的铸件。在上述液态金属冷却至室温过程中，合金发生由液相向固相的相变。
2、控制合金的凝固过程是获得优质高性能铸件的关键。控制凝固过程的基本途径主要有冷却速度、强化对流和孕育变质处理3大类，其中控制冷却速度是细化微观组织最简单的方法，应用也比较广泛。在金属的凝固过程中，冷却速度对微观结构形成有显著影响，其中冷却速率越高，微观结构越细化，冲击强度和硬度越高。此外，更高的冷却速度会产生较细的初生相颗粒。冷却速度也是影响温度梯度和凝固速度的主要因素，以及影响铸件组织和力学性能的重要变量。铸态组织受铸造冷却速度的影响较大。以铸造铝合金为例，合金凝固过程中形成的主要组织特征包括晶粒尺寸、枝晶臂间距和共晶硅的形貌；冷却速度直接影响铸件组织的分布，冷却速度越高，硅颗粒尺寸越小。铸造过程的冷却速度影响铸件的组织分布，更具体地说，对于复杂的结构部件，冷却速度在铸件不同位置的影响不同，从而形成不同的组织，最终影响力学性能。
3、铸件各部位的凝固速度与冷却条件密切相关，在相同合金成分条件下，合金
4、又如，大型轻合金铸锻件是航空航天、船舶重工等领域的重要零部件。在其铸造凝固过程中，由于体积较大，壁厚的差异性大，实际传热过程较为复杂且伴随着高温金属的复杂流动，往往导致同一铸件上不同部位的凝固组织以及元素分布由于局部冷却速率的不同而出现差异，而铸件的凝固组织与铸造缺陷直接影响铸件的力学性能。
5、因此，在轻合金铸锭凝固过程中，不同冷却速率下铸件的凝固组织以及铸造缺陷对于后续热处理工艺、铸件成品率以及力学性能同样具有十分重要的意义。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术提出用于调控轻合金凝固过程中冷却速率的实验装置及方法，用于解决上述技术问题。
2、用于调控轻合金凝固过程中冷却速率的实验装置，包括炉体、升降系统及数据采集系统；所述炉体内设有熔体加热室、缓慢冷却室和极速冷却室，且所述熔体加热室内设有实验仪器；所述升降系统设于所述炉体上，且所述升降系统与所述实验仪器连接，所述升降系统驱动所述实验仪器沿所述炉体的竖直方向运动；所述数据采集系统设于所述炉体外，且所述数据采集系统朝向所述炉体的一端与所述升降系统连接，所述数据采集系统用于采集实验数据。
3、进一步的，所述熔体加热室、缓慢冷却室和极速冷却室沿所述炉体的垂直方向从上到下依次设置。
4、进一步的，所述实验仪器包括用于放置合金试样的坩埚。
5、进一步的，所述升降系统包括升降控制柜、底座移动杆和可移动底座；
6、所述可移动底座设于所述熔体加热室内，且所述坩埚设于所述可移动底座上，所述底座移动杆的两端分别与所述可移动底座和所述升降控制柜连接，所述升降控制柜位于所述炉体外。
7、进一步的，所述可移动底座活动安装于所述熔体加热室内。
8、进一步的，所述坩埚固定安装于所述可移动底座顶端的中部。
9、进一步的，所述数据采集系统包括数据采集仪、计算机和测温元件；
10、所述数据采集仪通过导线分别与所述计算机和所述测温元件电连接，所述测温元件的另一端与所述底座移动杆连接；
11、所述计算机和数据采集仪均设于所述炉体外。
12、进一步的，所述测温元件包括热电偶。
13、进一步的，所述热电偶的测温端位于所述坩埚内。
14、用于调控轻合金凝固过程中冷却速率的实验方法，采用如前文所述的用于调控轻合金凝固过程中冷却速率的实验装置，其特征在于，包括以下步骤：
15、对合金进行试样并对坩埚进行制备；
16、对整个装置进行安装；
17、记录合金试样完整冷却过程；
18、探究合金试样的冷却及组织转变过程；
19、对样品进行观察；
20、依据上述步骤中的实验结果，进行结果分析。
21、采用上述技术方案的专利技术，具有如下优点：
22、1、本实验装置可通过改变预热时间、模具尺寸、模具形状、炉体预定温度、升降速度等实验参数，控制合金凝固阶段的温度条件，实现合金在不同冷速下完成凝固，最终实现对不同冷却速率条件下的合金试样进行探究和分析。
23、2、本实验装置可以在明确的冷却速率条件下，对合金试样的冷却凝固过程进行观察。
24、3、本实验装置涉及的相关设备简单便捷、成本经济，与先有其他相关技术和设备相比，具有极大的经济优势。
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1.用于调控轻合金凝固过程中冷却速率的实验装置，其特征在于，包括：炉体、升降系统及数据采集系统；
2.根据权利要求1所述的用于调控轻合金凝固过程中冷却速率的实验装置，其特征在于，所述熔体加热室、缓慢冷却室和极速冷却室沿所述炉体的垂直方向从上到下依次设置。
3.根据权利要求1所述的用于调控轻合金凝固过程中冷却速率的实验装置，其特征在于，所述实验仪器包括用于放置合金试样的坩埚。
4.根据权利要求1所述的用于调控轻合金凝固过程中冷却速率的实验装置，其特征在于，所述升降系统包括升降控制柜、底座移动杆和可移动底座；
5.根据权利要求4所述的用于调控轻合金凝固过程中冷却速率的实验装置，其特征在于，所述可移动底座活动安装于所述熔体加热室内。
6.根据权利要求4所述的用于调控轻合金凝固过程中冷却速率的实验装置，其特征在于，所述坩埚固定安装于所述可移动底座顶端的中部。
7.根据权利要求1所述的用于调控轻合金凝固过程中冷却速率的实验装置，其特征在于，所述数据采集系统包括数据采集仪、计算机和测温元件；
8.根据权利要求
9.根据权利要求8所述的用于调控轻合金凝固过程中冷却速率的实验装置，其特征在于，所述热电偶的测温端位于所述坩埚内。
10.用于调控轻合金凝固过程中冷却速率的实验方法，采用如权利要求1-9任意一项所述的用于调控轻合金凝固过程中冷却速率的实验装置，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.用于调控轻合金凝固过程中冷却速率的实验装置，其特征在于，包括：炉体、升降系统及数据采集系统；
2.根据权利要求1所述的用于调控轻合金凝固过程中冷却速率的实验装置，其特征在于，所述熔体加热室、缓慢冷却室和极速冷却室沿所述炉体的垂直方向从上到下依次设置。
3.根据权利要求1所述的用于调控轻合金凝固过程中冷却速率的实验装置，其特征在于，所述实验仪器包括用于放置合金试样的坩埚。
4.根据权利要求1所述的用于调控轻合金凝固过程中冷却速率的实验装置，其特征在于，所述升降系统包括升降控制柜、底座移动杆和可移动底座；
5.根据权利要求4所述的用于调控轻合金凝固过程中冷却速率的实验装置，其特征在于，所述可移动底座活动安装于所述熔体加热室内。
...【专利技术属性】
技术研发人员：张昂，李闯名，李永锋，蒋斌，宋江凤，黎田，董志华，高瑜阳，潘复生，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
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