一种温度可达1600℃的磁场材料处理装置制造方法及图纸

一种温度可达1600℃的磁场材料处理装置，水冷机与压缩机连接；压缩机与超导磁体液氮冷却管口输入端和输出端连接。励磁电源与超导磁体连接。石英管的下端穿过铜套装入加热体内；热电偶的上端穿过热电偶固定板装入加热体内。加热体位于保温层内。保温层位于水冷层内。水冷层位于超导磁体内。红外探头、试管夹和天平组成了天平磁化率测量系统。红外探头和天平通过导线和转换接口与计算机连接。本发明专利技术结构简单，使用操作方便，易于拆卸。超导磁体内腔空间大且能达到的磁场强度高，从而可以使处理的材料的范围增加尺寸增大，容纳的试样的尺寸能达到

A magnetic field material processing device with temperature up to 1600 C

【技术实现步骤摘要】
一种温度可达1600℃的磁场材料处理装置
本专利技术涉及特殊凝固/热处理方法以及测试分析
，具体是一种实验温度能够达到1600℃的磁场材料处理装置。
技术介绍
随着超导技术、低温技术和真空技术的飞速发展，实验室利用超导磁体获得磁感应强度大于2T的磁场已经变得比较容易，这极大地促进了磁场的发展。在材料科学领域，利用磁场的洛伦兹力、磁化力及磁化能等效应的研究将成为材料电磁过程研究中最具生命力的重要分支，这种将磁场技术应用于材料科学的跨学科研究称为磁场材料科学，已经成为世界各国科研工作者关注的一个新兴热点。磁场作为清洁、无接触、具有高密度能量的极端物理场应用于材料科学领域，已经成为一种新型的材料处理的手段，也为许多新型功能材料的开发另辟蹊径。调研发现，磁场在光、磁、电领域的材料制备过程产生重要影响，从而制备出具有特殊性能的磁光材料、梯度功能材料、多功能膜等等。另外，磁场在纳米材料的制备过程也产生重要影响，可以影响纳米材料的成核过程，控制纳米材料的择优生长，从而获得高度各向异性的纳米材料。此外，磁场作用于合金材料的凝固和热处理过程中，可以细化合金组织，消除或减轻偏析，改变相变温度，影响相析出等。因此，将磁场作用于材料处理的过程中，无论是从基础研究角度还是从应用角度，都具有非常重要的科学和技术的意义。专利技术人之前搭建的实验平台(WangJ,HeY,LiJ,etal.Experimentalplatformforsolidificationandin-situmagnetizationmeasurementofundercooledmeltunderstrongmagneticfield[J].ReviewofScientificInstruments,2015,86(2):025102.)受制于磁体内腔的孔径很小的限制，孔径大小为50mm，从而使磁场可以处理的材料的尺寸很小，对于一些需要大块试样进行力学性能、电学性能和磁性能等性能测试的无法处理。中国科学院宁波材料技术与工程研究所的专利技术专利《一种磁场热处理用管式退火炉(授权公告号CN102676756B)》、中国科学院金属研究所的技术专利《一种磁场热处理装置(授权公告号CN204897971U)》和华北电力大学的专利技术专利《一种磁场热处理装置(公开号CN108774674A)》中均提出了磁场热处理装置，施加磁场的是永磁体，磁场强度远低于1T，磁场处理温度低于800℃以下，对一些对磁场不敏感的弱磁性材料和一些磁场处理温度要求较高的材料，该磁场强度和热处理温度远远不够。东北大学在公开号为CN106735104A的专利技术创造中提出了一种磁场下的凝固取向装置，该装置可以研究多个不同凝固组织生长方向与磁场方向夹角的凝固关系，施加的最大磁场强度为6T，最高温度为1000℃，对于一些高温合金等材料熔化温度远远超过1000℃，这大大限制了磁场处理的材料范围。上海大学在公开号CN104862777A为在稳恒磁场下定向凝固控制晶体取向的方法及装置的专利技术创造中利用稳恒磁场和定向凝固分别使易生长方向和易磁化方向形成织构，在定向凝固过程中，沿某一角度施加稳恒磁场，使其易磁化方向转向磁场方向，达到使多晶体形成多晶向织构，施加的磁场强度低于1T，磁场处理的温度900℃，磁场处理试样的尺寸3mm，对于对磁场不敏感和处理温度更高的材料进行磁场处理时都会受到限制，同时也会限制磁场处理后的材料进行力学性能、电学性能和磁性能等性能测试。高熔点的合金材料在磁场下凝固或者热处理时需要更高的温度，另外磁场处理后的材料后期性能测试需要较大的尺寸，此外还有磁性较弱的材料在磁场处理时需要更高的磁场强度等等问题。因此，需要一种新的磁场材料处理装置来解决上述问题。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的磁场强度和处理的试样尺寸不够大、磁场处理的过程中温度低不能满足高温使用的不足，本专利技术提出了一种温度可达1600℃的磁场材料处理装置。本专利技术包括水冷机、压缩机、励磁电源、超导磁体、石英管、铜套、保温层、水冷层、加热体、热电偶固定板和热电偶。其中：所述水冷机与所述压缩机连接；所述压缩机与超导磁体液氮冷却管口输入端和输出端连接。励磁电源与超导磁体连接。所述石英管的下端穿过铜套装入所述加热体内；热电偶的上端穿过热电偶固定板装入所述加热体内；并使所述石英管的下端面与所述热电偶的上端面之间有10～20mm的间距。所述加热体位于所述保温层内，并使该加热体的外圆周表面与该保温层的内圆周表面之间有10～20mm的间距。所述保温层位于水冷层内，并使该保温层的外圆周表面与该水冷层的内圆周表面贴合；所述保温层与水冷层的长度相同。所述水冷层位于超导磁体内，并使该水冷层的外圆周表面与该超导磁体的内圆周表面贴合；该水冷层上端的定位凸台的下端面与该超导磁体的上端面贴合。在所述保温层上端的内孔中在安放有铜端盖。所述超导磁体的下方固定有托盘；绝缘耐火圆盘安放在该托盘上表面的卡槽内；所述托盘的中心孔与所述加热体的外圆周表面间隙配合；所述绝缘耐火圆盘通过黏土固接在所述加热体的外圆周表面。并使该铜端盖上端的法兰与所述保温层和水冷层的端面贴合。所述铜套安放在该铜端盖上端面中心孔孔口处的止口上。红外探头、试管夹和天平组成了天平磁化率测量系统。当进行天平磁化率测量时，卸除所述石英管上的铜套，将所述试管夹的顶端通过挂钩与天平连接，将该试管夹的底端与该石英管通过尼龙螺栓连接，使石英管自由悬空。红外探头和天平通过导线和转换接口与计算机连接。所述的加热体的壳体上有通槽，该通槽的槽宽为7mm；所述通槽的上端为螺旋槽，下端为竖直槽；所述螺旋槽顶端槽口距该加热体的上端面为30mm；所述竖直槽的槽口贯通该加热体的下端面。所述螺旋槽的轴向垂直长度与竖直槽的轴向长度之比为1:1.5。所述螺旋槽的螺旋角为25°，相邻螺旋槽宽度方向的中心距之间的垂直距离为40mm。所述铜套的小外径端的外径与铜端盖的内径相同；所述大外径端上均布有四个径向的螺纹孔，并使各所述螺纹孔与该铜套的中心孔贯通；所述铜套中心孔的孔径与所述石英管的外径相同，并使二者之间间隙配合。当所述石英管装入该铜套的中心孔后，将螺栓装入各所述螺纹孔内将该石英管固紧。所述热电耦固定板为三角形板，在该热电耦固定板的几何中心有热电偶的过孔，在该热电耦固定板的三个角上分别有用于与所述托盘连接的螺孔。所述托盘的中心有加热体的安装孔。在该托盘上表面有轴向凸出的圆环，该圆环的内径与所述绝缘耐火圆盘的外径相同。在该托盘盘面的外缘均布有用于与超导磁体固连的螺孔；在该托盘盘面上有三角形分布的螺孔，用于连接所述热电耦固定板。所述天平磁化率测量系统中的天平的质量量程最大为650g；所述石英管能够容纳的试样。本专利技术结构简单，可在0～1600℃范围内进行磁场凝固和热处理实验，还可以对材料中不同相磁性差异较大的进行磁化率的测量，表征材料的相变。本专利技术中，水冷机分别与压缩机和水冷层连通；压缩机与超导磁体连接；励磁电源与超导磁体相连接；石英管的下端穿过所述铜套位于所述加热体内，热电偶的上端装入所述加热体内；所述加热体位于保温层内，该所述保温层位于所述水冷层内。所述水冷层位于超导磁体内，在保温层的内孔中安放有铜端盖，铜套安放在该铜端盖上端面中心孔孔口上。托盘固定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温度可达1600℃的磁场材料处理装置，其特征在于，包括水冷机、压缩机、励磁电源、超导磁体、石英管、铜套、保温层、水冷层、加热体、热电偶固定板和热电偶；其中：所述水冷机与所述压缩机连接；所述压缩机与超导磁体液氮冷却管口输入端和输出端连接；励磁电源与超导磁体连接；其中：所述石英管的下端穿过铜套装入所述加热体内；热电偶的上端穿过热电偶固定板装入所述加热体内；并使所述石英管的下端面与所述热电偶的上端面之间有10～20mm的间距；所述加热体位于所述保温层内，并使该加热体的外圆周表面与该保温层的内圆周表面之间有10～20mm的间距；所述保温层位于水冷层内，并使该保温层的外圆周表面与该水冷层的内圆周表面贴合；所述保温层与水冷层的长度相同；所述水冷层位于超导磁体内，并使该水冷层的外圆周表面与该超导磁体的内圆周表面贴合；该水冷层上端的定位凸台的下端面与该超导磁体的上端面贴合；在所述保温层上端的内孔中在安放有铜端盖。

【技术特征摘要】
1.一种温度可达1600℃的磁场材料处理装置，其特征在于，包括水冷机、压缩机、励磁电源、超导磁体、石英管、铜套、保温层、水冷层、加热体、热电偶固定板和热电偶；其中：所述水冷机与所述压缩机连接；所述压缩机与超导磁体液氮冷却管口输入端和输出端连接；励磁电源与超导磁体连接；其中：所述石英管的下端穿过铜套装入所述加热体内；热电偶的上端穿过热电偶固定板装入所述加热体内；并使所述石英管的下端面与所述热电偶的上端面之间有10～20mm的间距；所述加热体位于所述保温层内，并使该加热体的外圆周表面与该保温层的内圆周表面之间有10～20mm的间距；所述保温层位于水冷层内，并使该保温层的外圆周表面与该水冷层的内圆周表面贴合；所述保温层与水冷层的长度相同；所述水冷层位于超导磁体内，并使该水冷层的外圆周表面与该超导磁体的内圆周表面贴合；该水冷层上端的定位凸台的下端面与该超导磁体的上端面贴合；在所述保温层上端的内孔中在安放有铜端盖。2.如权利要求1所述温度可达1600℃的磁场材料处理装置，其特征在于，所述超导磁体的下方固定有托盘；绝缘耐火圆盘安放在该托盘上表面的卡槽内；所述托盘的中心孔与所述加热体的外圆周表面间隙配合；所述绝缘耐火圆盘通过黏土固接在所述加热体的外圆周表面。3.如权利要求1所述温度可达1600℃的磁场材料处理装置，其特征在于，并使该铜端盖上端的法兰与所述保温层和水冷层的端面贴合；所述铜套安放在该铜端盖上端面中心孔孔口处的止口上。4.如权利要求1所述温度可达1600℃的磁场材料处理装置，其特征在于，红外探头、试管夹和天平组成了天平磁化率测量系统；当进行天平磁化率测量时，卸除所述石英管上的铜套，将所述试管夹的顶端通过挂钩与天平连接，将该试管夹的底端与该石英管通过尼龙螺栓连接，使...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，李金山，王嘉祥，贺一轩，王毅，寇宏超，唐斌，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61