一种研究微重力条件下材料凝固的实验装置和实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种研究微重力条件下材料凝固的实验装置和实验方法，属于微重力条件下材料凝固研究技术领域。该装置包括长落管、刚玉坩埚、加热装置和释放装置；所述实验样品制成圆棒状，固定于刚玉坩埚内；感应线圈能对实验样品的顶端进行加热；通过活动垫片控制刚玉坩埚在长落管的顶部静止或在管内作自由落体运动。实验时仅加热实验样品的一端，另一未熔端作为凝固生长的籽晶的同时还作为冷端，从而在冷却时在样品心部局部区域形成近似的定向凝固生长。停止加热后样品籽晶能即刻开始生长。本发明专利技术通过对落管实验样品及其加热与释放方式进行了改进，实现了棒状样品局部区域微重力条件下的近似定向凝固，并排除了深过冷效应的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种研究微重力条件下材料凝固的实验装置和实验方法
本专利技术涉及微重力条件下材料凝固研究
，具体涉及一种研究微重力条件下材料凝固的实验装置和实验方法。
技术介绍
常规的落管微重力材料实验一般多采用熔滴样品，由于微重力时间短，而且是无容器过程，只有尺寸很小或者熔点很高的材料才能实现自由下落过程中的凝固，且这一过程还常伴随有强烈的深过冷效应，因而大大限制了利用落管研究微重力效应的潜力，也不适于单晶生长的研究。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种研究微重力条件下材料凝固的实验装置和实验方法，通过对落管实验样品及其加热与释放方式进行了改进，实现了棒状样品局部区域微重力条件下的近似定向凝固，并排除了深过冷效应的影响。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种研究微重力条件下材料凝固的实验装置，该装置包括长落管(密闭的管体)、刚玉坩埚、加热装置和释放装置；其中：所述刚玉坩埚置于长落管内，实验样品制成圆棒状，竖直固定于刚玉坩埚内；所述加热装置包括感应线圈和加热电源，所述感应线圈套装于刚玉坩埚外侧；当坩埚位于所述长落管的顶部时，感应线圈所在位置对应于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种研究微重力条件下材料凝固的实验装置，其特征在于：该装置包括长落管、刚玉坩埚、加热装置和释放装置；其中：所述刚玉坩埚置于长落管内，实验样品制成圆棒状，竖直固定于刚玉坩埚内；所述加热装置包括感应线圈和加热电源，所述感应线圈套装于刚玉坩埚外侧；当坩埚位于所述长落管的顶部时，感应线圈所在位置对应于坩埚内实验样品的顶端，能对实验样品的顶端进行加热；所述长落管内设有活动垫片，当刚玉坩埚静止于所述长落管的顶部时，由所述活动垫片进行支撑，通过活动垫片的移动控制刚玉坩埚在长落管的顶部静止或在长落管内作自由落体运动。

【技术特征摘要】
1.一种研究微重力条件下材料凝固的实验装置，其特征在于：该装置包括长落管、刚玉坩埚、加热装置和释放装置；其中：所述刚玉坩埚置于长落管内，实验样品制成圆棒状，竖直固定于刚玉坩埚内；所述加热装置包括感应线圈和加热电源，所述感应线圈套装于刚玉坩埚外侧；当坩埚位于所述长落管的顶部时，感应线圈所在位置对应于坩埚内实验样品的顶端，能对实验样品的顶端进行加热；所述长落管内设有活动垫片，当刚玉坩埚静止于所述长落管的顶部时，由所述活动垫片进行支撑，通过活动垫片的移动控制刚玉坩埚在长落管的顶部静止或在长落管内作自由落体运动。2.根据权利要求1所述的研究微重力条件下材料凝固的实验装置，其特征在于：所述实验装置还包括真空设备、真空计和测温装置，其中：所述真空设备与长落管相连接，用于对长落管进行抽真空，达到所需真空度，长落管内的真空度由与其相连接的真空计实时测定；长落管顶部的温度由测温装置实时测量。3.根据权利要求2所述的研究微重力条件下材料凝固的实验装置，其特征在于：所述长落管为密闭的管体，所述加热电源为高频感应加热电源；所述测温装置为单色红外测温仪，当刚玉坩埚位于长落管的顶部加热时，通过所述测温装置测量实验样品顶部温度，并通过计算机实时显示。4.根据权利要求1所述的研究微重力条件下材料凝固的实验装置，其特征在于：所述活动垫片的移动由释放装置进行控制，当释放装置控制活动垫片移动并离开刚玉坩埚底部时，刚玉坩埚在长落管内进行自由落体运动。5.根据权利要求1所述的研究微重力条件下材料凝固的实验装置，其特征在于：该装置还包括石英导管，设于刚玉坩埚与感应线圈之间，石英导管的管壁与刚玉坩埚的侧壁紧密贴合...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗兴宏，李洋，封少波，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21