本发明专利技术涉及一种高温凝固相转变规律测定实验方法及装置，属于检测仪器仪表。本发明专利技术高温条件下，在现场冷速下测量金属及合金凝固特性，真实模拟现场工况；模拟测定高温凝固相转变规律SPT得出相转变温度点，观察整个相变过程，对相转变进行定量分析，验证相变规律，确定转变规律。本发明专利技术使用DTA差热分析仪测定不同冷速下金属及合金材料的凝固相转变点、液相线和固相点；使用DTA结果制定冷却速度和淬火温度，采用本发明专利技术将试样熔炼、冷却到不同淬火温度用液氮酒精淬火；观察淬火后试样组织形貌；对不同冷却速度下高温组织中先析出相含量进行分析，得到试样高温凝固相转变规律SPT；实现在特定生产需要下选择最优的凝固方式。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种高温凝固相转变规律测定实验方法及装置，属于检测仪器仪表。本专利技术高温条件下，在现场冷速下测量金属及合金凝固特性，真实模拟现场工况；模拟测定高温凝固相转变规律SPT得出相转变温度点，观察整个相变过程，对相转变进行定量分析，验证相变规律，确定转变规律。本专利技术使用DTA差热分析仪测定不同冷速下金属及合金材料的凝固相转变点、液相线和固相点；使用DTA结果制定冷却速度和淬火温度，采用本专利技术将试样熔炼、冷却到不同淬火温度用液氮酒精淬火；观察淬火后试样组织形貌；对不同冷却速度下高温组织中先析出相含量进行分析，得到试样高温凝固相转变规律SPT；实现在特定生产需要下选择最优的凝固方式。【专利说明】一种高温凝固相转变规律测定实验方法及装置
本专利技术涉及一种高温凝固相转变规律测定实验方法及装置，更具体的说，它涉及一种用于金属及合金材料凝固相转变规律测定试验方法，属于检测仪器仪表领域。
技术介绍
在金属及合金材料凝固实验中，需要对铸造工业和连铸工业中用于凝固过程的相转变进行分析，目前国内外现有的凝固相转变测定的实验方法一般使用激光共聚焦显微镜方法和DTA差热分析方法，但测定的参数比较零散并没有将此形成系统的规律，激光共聚焦显微镜实验方法是将试样放入激光共聚焦设备中，通过加热并实时对凝固过程进行高温摄像来确定相转变的温度点。DTA差热分析仪则利用相变能量变化来测定相变点，不能观察组织变化。两者都不能模拟铸造工业和连铸工业中高温条件下金属及合金材料快速冷却的的凝固过程以及模拟体积收缩，材料的凝固特性评价结果与现场结果相差较大。在金属及合金材料加工行业中，高温凝固相转变规律与凝固时的冷却速度有很大的关系，目前这类实验的评价结果在学术上和工程技术上具有重要价值，由于缺乏相适应的实验方法和装置，致使相应的评价实验不能进行，常规的凝固相转变实验为低冷速和特定冷速下的的凝固实验，其冷速与实际工业状况相差甚远，用常规方法评价金属及合金凝固特性与工业实际常常相差甚远。目前，常规的高温凝固相转变规律测定实验方法存在以下不足:(I)激光共聚焦显微镜和DTA差热分析仪盛放试样的结构较小，实验试样处理的很薄，无法模拟现场条件。(2)激光共聚焦显微镜和DTA差热分析仪的冷却速度不稳定且冷速较小，因而无法模拟现场连铸和铸造中的冷却过程。(3) DTA差热分析仪只能显示材料的凝固相变点结果但无法对凝固过程中的组织变化进行观察并定量分析。为解决常规的高温凝固相转变规律测定实验方法不能模拟现场实际工况的问题，本专利技术设计了高温凝固相转变规律测定的实验装置，形成了适用于高温凝固相转变规律测定的新型实验方法，能够很好的解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够较真实反映现场工况、用于金属及合金高温凝固相转变规律测定实验方法。本专利技术另一目的在于提供一种结构简单、易于操作、安全可靠、能够用于金属及合金高温凝固相转变规律测定的实验装置。技术解决方案本专利技术包括在高温条件下，在现场的冷速下测量金属及合金的凝固特性，真实模拟现场工况；模拟测定高温凝固相转变规律得出相转变温度点，观察整个相变的过程并对相转变进行定量分析，验证相变规律，真实模拟现场凝固相转变的过程，判定材料凝固特性，确定转变规律。一种高温凝固相转变规律测定实验方法，实验方法如下:(A)使用DTA差热分析仪测定0.170C /s-0.66°C /s冷速下金属及合金材料的凝固相转变点、液相线和固相点；(B)使用DTA结果制定冷却速度为0.0050C /s-50°C /s时的淬火温度，采用高温凝固相转变规律SPT测定实验装置将试样熔炼并按照制定的冷速冷却到淬火温度并用液氮酒精淬火；(C)观察淬火后试样的组织形貌，并拍金相照片；(D)使用Micro-1mage Anlysis &Progress金相软件，对不同冷却速度下高温组织中先析出相含量进行分析；根据先析出相含量得出不同冷速下凝固相转变点，进而得到试样的高温凝固相转变规律Solidificationphase transformation,简称:SPT ;对不同金属及合金的凝固规律进行研究,实现在特定生产需要下选择最优的凝固方式。高温凝固相转变规律SPT测定实验装置，包括:炉体，炉体内设有钼铑丝加热系统，钼铑丝通过导线与外置电源连接，钼铑丝加热系统内放置刚玉坩埚，刚玉坩埚底部内嵌试样测温热电偶，试样测温热电偶与控制系统连接，刚玉坩埚置于支撑杆上，支撑杆固定于升降系统上，炉体外还设置有液氮酒精容器。进一步:钼铑丝加热系统采用刚玉管上缠绕钼铑丝。所述刚玉管管口上方设有上密封炉盖，上密封炉盖上设有出气口。所述刚玉坩埚底部设有放置试样测温热电偶探头的空腔或与刚玉坩埚一体设计的管口。进一步:炉体上开有安装炉体热电偶的测量孔，且炉体内壁设有绝热层。进一步:炉体顶部设有上冷却壁，底部设有下冷却壁，上冷却壁和下冷却壁通过管道连接形成循环水冷却系统，管道与水箱通过水泵连接。进一步:炉体下方设有支撑套筒，支撑套筒上设有保护进气口和冷却进气口，保护进气口通过管路与保护气Ar气瓶连接，冷却进气口通过电磁调节阀与冷却气Ar气瓶连接，电磁调节阀与控制系统连接。本专利技术高温凝固相转变规律SPT另一种实施方式的测定实验装置，包括:炉体，炉体内设有钼铑丝加热系统，钼铑丝通过导线与外置电源连接，钼铑丝加热系统内放置刚玉坩埚，刚玉坩埚内设有试样测温热电偶，试样测温热电偶与控制系统连接，炉体下方设有液氮酒精容器。进一步:刚玉管管口下方设有下密封炉盖，下密封炉盖上设有出气口。进一步:刚玉管管口上方设有上密封炉盖，上密封炉盖上设有保护进气口和冷却进气口，保护进气口通过管路与保护气Ar气瓶连接，冷却进气口通过电磁调节阀与冷却气Ar气瓶连接，电磁调节阀与控制系统连接。所述炉体固定于支架上。所述控制系统上设有保护系统。本专利技术与现有技术相比，具有下述优点。(I)模拟测定的高温凝固相转变规律SPT不仅可以清楚的得出相转变温度点，更能通过观察组织整个相变过程，验证规律的正确性，实验结果更接近现场工况、能够真实模拟现场凝固相转变的过程，可以定量分析相转变的过程，对判定材料凝固特性，确定转变规律提供更可靠、更加稳定的实验方法。(2)高温凝固相转变规律SPT测定实验装置的冷却系统采用温度自动补偿系统及低温氩气联合使用，实现了冷却速度的自适应控制，使冷速恒定，可以实现金属及合金在不同冷却速度下的凝固，达到现场的冷速，能够真实模拟现场工况。(3)高温凝固相转变规律SPT测定实验装置的试样测温热电偶、电磁调节阀、钼铑丝加热系统、炉体热电偶、升降系统由设备控制系统进行参数控制并接入电脑，可以连续准确对金属及合金材料控制升温熔炼、降温冷却过程进行控制并及时的将测定的各种数据进行存储。(4)高温凝固相转变规律SPT测定实验装置采用氩气对试样进行冷却，冷却速度可以达到50 0C /s。(5)高温凝固相转变规律SPT测定实验装置淬火时采用液氮酒精淬火可以保留金属及合金的高温组织。(6)高温凝固相转变规律SPT测定实验装置将试样测温热电偶尽量靠近金属及合金试样以达到测量精度。(7)高温凝固相转变规律SPT测定实验装置采用循环水冷却系统可以对炉体、上下冷却壁及其他发热工作部件进行冷却本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高温凝固相转变规律测定实验方法,其特征在于，包括高温条件下，在现场冷速下测量金属及合金的凝固特性，真实模拟现场工况；模拟测定高温凝固相转变规律得出相转变温度点，观察整个相变的过程并对相转变进行定量分析，验证相变规律，真实模拟现场凝固相转变的过程，判定材料凝固特性，确定转变规律。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王昊杰，麻永林，邢淑清，李爱莲，刘炳广，许建飞，刘丕亮，
申请(专利权)人：内蒙古科技大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15
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