一种电磁加热金属相图实验方法以及实验试管技术

本发明专利技术涉及加热器技术领域，具体涉及一种电磁加热金属相图实验方法以及实验试管，本发明专利技术在系统进行初始化，设置样品加热的温度，单片机扫描加热炉中是否有负载和负载的有效性，避免因电流过大损害电子元器件。系统检测一切输入信号正常后，自检通过。自检通过后，仪器开始正式输出电流对样品进行加热，系统实时采集样品温度，并与设置温度比较，低于设置温度时，系统继续加热。当高于设置温度后，停止加热，开始降温，同时启动定时功能，根据需要设置倒计时时间，并在相应的间隔内提醒操作人员记下温度，直到实验结束。本发明专利技术测量降温过程中温度与时间的关系，绘制降温过程中的拐点和降温平台，可得到准确的相变温度。

【技术实现步骤摘要】
一种电磁加热金属相图实验方法以及实验试管
本专利技术涉及加热器
，具体涉及一种电磁加热金属相图实验方法以及实验试管。
技术介绍
热分析法是物理化学中的一种分析法，是绘制相图的基本方法之一，它是基于物质发生相变时伴有热效应的原理。熔体(金属、合金或化合物)在均匀冷却时,若不发生任何相变则体系温度是均匀下降的。如果在冷却过程中发生了相变，体系温度变化就显出不均衡，而使得冷却(或加热)曲线(温度一时间关系曲线)上会出现水平线段或转折点。物理化学实验中，常常通过做样品的步冷曲线获得二元合金体系相图。在定压下将体系从高温逐渐冷却，作温度对时间的变化曲线，即为步冷曲线。体系若有相变，必定伴随着热效应，即从步冷曲线中会出现转折点。步冷曲线以往的做法：方法1：将样品管放在加热电炉中，缓慢加热，待样品完全熔化后夹住样品管轻轻搅动，使管内各处组成均匀一致，样品表面上也都均匀地覆盖着一层石墨粉。将热电偶固定于样品管中央，热端插入样品液面下约3cm，但与管底距离应不小于1cm，以避免外界影响。炉温控制在以样品全部熔化后再升高50℃为宜。用调压器控制电炉的冷却速率，通常为每分钟下降6一8℃。每隔30s读取一次温度，直到温度降到110℃结束。方法2：如同所示，采用玻璃样品管（样品管中间加入待测金属，上封液体石蜡，隔绝氧气），中间有封闭玻璃内孔，用于插入热电偶，测量样品混合金属的温度。将样品放入加热炉内，采用电阻加热，依靠热传递进行样品加热。观察样品温度的变化，炉温控制在以样品全部熔化后再升高50℃为宜。用调压器控制电炉的冷却速率，通常为每分钟下降3一5℃。每隔30s读取一次温度，直到温度降到150℃结束。该方法1存在的缺点是：1、当传感器显示的温度达到80-90℃时，就要关掉加热电炉，利用加热电炉的余温来让样品完全熔化。这样做的目的是为了保护热电偶。然而事实是，对于初次使用这台仪器的人来说，即使给他们反复强调提醒，他们加热的温度都会远高于规定温度，致使每次都有大量热电偶被烧坏、报废；2、目前市面销售的二组份合金相图装置，不但价格偏高，而且设计相对复杂。机械部件机械运转时，噪音大、磨损大、对环境有污染；3、原有的设备没有快速制冷程序，这使得原计划每组必须采集五组实验数据的计划，被压缩为两组。而且实验时间过长，不符合目前快速高效的需求。该方法2存在的缺点是：1、电阻加热热惯性大，控温比较困难，很容易加热到设计温度之上，引起液体石蜡沸腾，样品变质。2、如果为了控温，提前关闭加热，这样容易造成加热不充分，样品融化不均匀。3、这个是重点：加热过了，只要样品融化即可，我们主要测量降温过程中温度与时间的关系，绘制图线降温过程中的拐点和降温平台。但是由于停止加热后，样品和室温之间形成温差，由于温差加大，单位时间样品的降温速率有可能比较快，造成样品到相变点（凝固点）温度时，来不及发生相变温度就下降下来了。在步冷曲线上出现过冷现象，无法得到准确的相变温度，导致相图绘制的误差较大。
技术实现思路
（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种电磁加热金属相图实验方法以及实验试管，可更精准的控制温度，改进的试管与电磁加热金属相图实验仪配套使用，减少余热对系统的影响，可得到准确的相变温度，相图绘制的误差较小，且大大缩短了实验时间，减少实验仪器的损坏率。（二）技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种电磁加热金属相图实验方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：S1系统初始化，并设置样品加热的温度；S2单片机扫描加热炉中是否有负载，以及负载的有效性；S3系统检测一切输入信号正常后，自检通过；S4自检通过后，仪器开始正式输出电流对样品进行电磁加热；S5系统实时采集样品温度，采集温度值低于设置温度时，系统继续加热；S6采集温度值高于设置温度后，停止加热，开始降温，同时启动定时功能；S7根据需要设置倒计时时间，在相应的间隔内提醒操作人员记下温度，直到实验结束。优选的，所述S1中，单片机根据输入和输出电流的大小及两者直接的关系，扫描加热炉中是否有负载，以及负载的有效性。优选的，所述S3中，若出现故障，系统停止输出电流，在仪器面板显示屏上显示故障类型，帮助使用者及时检查仪器存在的问题。优选的，所述S5中，热电偶探测到的样品温度由AD采集卡传输到单片机控制系统。一种电磁加热金属相图实验试管，包括试管，其特征在于：包括试管内管和铸铁套管，所述试管内管设置在所述试管内，所述试管内设有液体石蜡，所述液体石蜡内浸有金属试样，所述试管与开设有试管入口，所述试管内管内设有温度传感器。优选的，将所述试管放入加热炉后，在电磁加热作用下，铸铁套管开始发热，再以热传导的形式对管内样品加热，铠装热电偶深入样品内部，探测样品温度并实时反馈，达到设定温度时，主机停止输出电流，加热停止。优选的，所述试管与电磁加热金属相图实验仪配套使用，铸铁套管与样品同时降温。（三）有益效果1、解决由于利用加热电炉的余温来让样品完全熔化，加热的温度都会远高于规定温度，致使每次都有大量热电偶被烧坏、报废的问题。2、大大缩短实验时长，增加实验效率，具有快速高效的特点。3、控温比较精准，不会使得样品变质。4、测量降温过程中温度与时间的关系，绘制图线降温过程中的拐点和降温平台，可得到准确的相变温度，相图绘制的误差较小。附图说明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。图1是本专利技术的方法流程图；图2是本专利技术实验试管的结构示意图；图3是样品的步冷曲线；图中的标号分别代表：1—温度传感器；2—试管内管；3—液体石蜡；4—铸铁套管；5—金属试样；6—试管入口。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1如图1所示本方法开始时系统进行初始化，设置样品加热的温度，由于电磁加热技术不存在余热，本实验中一般将温度设置在高于样品熔点40~50℃的位置。单片机在根据输入和输出电流的大小以及两者直接的关系，扫描加热炉中是否有负载，以及负载的有效性，避免因电流过大损害电子元器件。热电偶探测到的样品温度由AD采集卡传输到单片机控制系统，系统检测一切输入信号正常后，自检通过。如出现故障，系统停止输出电流，在仪器面板显示屏上显示故障类型，帮助使用者及时检查仪器存在的问题。自检通过后，仪器开始正式输出电流对样品进行加热，系统实时采集样品温度，并与设置温度比较，低于设置温度时，系统继续加热。当高于设置温度后，停止加热，开始降温，同时启动定时功能，根据需要设置倒计时时间，并在相应的间隔内提醒操作人员记下温度，直到实验结束。实施例2如图2所示的一种电磁加热金属相图实验试管，包括试管，还包括试管内管和铸铁套管，所述试管内管设置在所述试管内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电磁加热金属相图实验方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：S1系统初始化，并设置样品加热的温度；S2单片机扫描加热炉中是否有负载，以及负载的有效性；S3系统检测一切输入信号正常后，自检通过；S4自检通过后，仪器开始正式输出电流对样品进行加热；S5系统实时采集样品温度，采集温度值低于设置温度时，系统继续加热；S6采集温度值高于设置温度后，停止加热，开始降温，同时启动定时功能；S7根据需要设置倒计时时间，在相应的间隔内提醒操作人员记下温度，直到实验结束。

【技术特征摘要】
1.一种电磁加热金属相图实验方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：S1系统初始化，并设置样品加热的温度；S2单片机扫描加热炉中是否有负载，以及负载的有效性；S3系统检测一切输入信号正常后，自检通过；S4自检通过后，仪器开始正式输出电流对样品进行加热；S5系统实时采集样品温度，采集温度值低于设置温度时，系统继续加热；S6采集温度值高于设置温度后，停止加热，开始降温，同时启动定时功能；S7根据需要设置倒计时时间，在相应的间隔内提醒操作人员记下温度，直到实验结束。2.根据权利要求1所述的电磁加热金属相图实验方法，其特征在于：所述S1中，单片机根据输入和输出电流的大小及两者直接的关系，扫描加热炉中是否有负载，以及负载的有效性。3.根据权利要求1所述的电磁加热金属相图实验方法，其特征在于：所述S3中，若出现故障，系统停止输出电流，在仪器面板显示屏上显示故障类...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡俊平，谢鹏涛，耿付江，
申请(专利权)人：邯郸学院，
类型：发明
国别省市：河北,13