金属材料液态深过冷和固态相变双联协控方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于金属材料制备技术领域，提供了金属材料液态深过冷和固态相变双联协控方法及装置。本发明专利技术提供的金属材料液态深过冷和固态相变双联协控装置包括加热系统(1)、冷却系统(2)和与所述加热系统连接的抽拉系统(3)；所述加热系统(1)包括样品容器(11)和热源(12)；所述样品容器(11)置于热源(12)内；所述加热系统(1)的样品容器(11)通过抽拉系统(3)进入或脱离所述冷却系统(2)。本发明专利技术提供的双联协控装置在加热系统进行深过冷后，通过抽拉系统直接将加热系统的样品容器拉入冷却系统进行冷却得到冷却样品；然后根据实际需要将冷却样品在加热系统和冷却系统中进行往复运动，实现固态相变的调控。本发明专利技术的装置可以实现深过冷和固态相变调控的一体操作，操作简单、操作难度小。小。小。

【技术实现步骤摘要】
金属材料液态深过冷和固态相变双联协控方法及装置


[0001]本专利技术涉及金属材料制备
，尤其涉及一种金属材料液态深过冷和固态相变双联协控方法及装置。

技术介绍

[0002]深过冷处理可以通过控制液固相变来调控金属材料的凝固组织、优化金属材料的微观组织，进而改善金属材料的物理化学性能。深过冷处理主要是通过避免或清除异质晶核而实现大的热力学过冷，使熔体的生长不受外界散热条件控制。目前，有多种无容器处理技术可以实现液态金属的深过冷和快速凝固，如熔体浸浮、电磁悬浮、静电悬浮、落管等。其中，熔体浸浮方法是将液态金属浸入熔融玻璃净化剂中，由玻璃熔体产生浮力，实现类似无容器凝固。玻璃净化剂有两个作用：一是通过液态金属与熔融玻璃之间的物理吸附作用去除金属内部的杂质，其次是熔融玻璃可以将液态金属与加热容器壁隔离以消除形核催化作用。通常，玻璃净化剂的软化温度应低于合金液相线温度，不与金属发生反应，并且，易于和样品中的高熔点化合物及其它杂质反应生成低熔点化合物。相较于其他方法，熔体浸浮法不受样品尺寸限制，是实现三维大体积液态金属深过冷的重要方法之一。
[0003]固态相变处理也可以优化金属材料的微观组织，改善材料的物理化学性能。如淬火后的钢件硬度会提升，但同时也会变脆，而再做回火处理后可消除脆性。金属材料的固态相变调控过程步骤多、耗时长，所有操作都需要在真空环境下进行，因此，对装置的自动化程度要求很高。专利CN213866327U公开了一种铸件固溶时效热处理装置，其固溶、淬火和时效过程需要将材料转移到不同炉体中，装置体积大，操作繁琐，可实现的热处理方式少。专利CN213866322U公开了一种提高合金钢铸件硬度的热处理装置，其只通过气冷和水冷对铸件冷却，冷却速率有限。
[0004]深过冷处理和固态相变处理分属不同的领域。在现有技术中，深过冷处理需要在凝固装置中进行，要求装置具备金属材料无容器处理能力，并且真空度高。而固态相变处理需要在热处理炉中进行，要求装置的控温程序必须精确、可调参数多。因此，如果要完成深过冷处理和固态相变处理，需要先在凝固装置中获得深过冷样品，再将其移动到热处理炉中，其过程繁琐、操作难度大。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种金属材料液态深过冷和固态相变双联协控方法及装置。本专利技术双联协控装置能够在同一个装置中，通过单次实验即可完成深过冷凝固和固态相变双联协控过程，操作简单，操作难度小。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种金属材料液态深过冷和固态相变双联协控装置，包括加热系统1、冷却系统2和与所述加热系统连接的抽拉系统3；
[0008]所述加热系统1包括样品容器11和热源12；所述样品容器11置于热源12内；
[0009]所述加热系统1的样品容器11通过抽拉系统3进入或脱离所述冷却系统2。
[0010]优选地，所述加热系统1还包括石墨感应器13和与所述石墨感应器13连接的升降部件；所述升降部件带动石墨感应器13进入或脱出样品容器11和热源12之间。
[0011]优选地，所述样品容器11为工字型样品容器。
[0012]优选地，所述抽拉系统3包括抽拉杆31、传动装置32和气缸33；所述抽拉杆31的一端连接所述加热系统1的样品容器11；所述抽拉杆31的另外一端通过传动装置32与所述气缸33连接。
[0013]优选地，所述气缸33为双作用气缸。
[0014]优选地，所述冷却系统2包括冷却室21和位于所述冷却室21外壁上的水冷环层22。
[0015]优选地，还包括与所述加热系统1连接的真空系统4和测温系统5；与所述真空系统4和测温系统5连接的控制系统6。
[0016]本专利技术还提供了一种利用上述技术方案所述的金属材料液态深过冷和固态相变双联协控装置对金属材料液态深过冷和固态相变双联协控的方法，包括以下步骤：
[0017]将金属材料和玻璃净化剂置于加热系统的样品容器中，进行深过冷，得到过冷熔体；
[0018]启动抽拉系统，将装有过冷熔体的样品容器拉入冷却系统，进行冷却，得到冷却样品；
[0019]将所述冷却样品在加热系统和冷却系统间进行往复，实现固态相变调控。
[0020]优选地，所述拉入或往复的速度独立地为30～500mm/s。
[0021]优选地，所述过冷熔体的过冷度为100～300K。
[0022]本专利技术提供了一种金属材料液态深过冷和固态相变双联协控装置，包括加热系统1、冷却系统2和与所述加热系统连接的抽拉系统3；所述加热系统1包括样品容器11和热源12；所述样品容器11置于热源12内；所述加热系统1的样品容器11通过抽拉系统3进入或脱离所述冷却系统2。本专利技术提供的双联协控装置样品在加热系统进行深过冷后，通过抽拉系统直接将加热系统的样品容器拉入冷却系统进行冷却得到冷却样品；然后根据实际需要将冷却样品在加热系统和冷却系统中进行往复运动，实现固态相变的调控。本专利技术的装置可以实现深过冷和固态相变调控的一体操作，操作简单、操作难度小。
[0023]本专利技术还提供了一种利用上述技术方案所述金属材料液态深过冷和固态相变双联协控装置对金属材料液态深过冷和固态相变双联协控的方法，包括以下步骤：将金属材料和玻璃净化剂置于加热系统的样品容器中，进行深过冷，得到过冷熔体；启动抽拉系统，将装有过冷熔体的样品容器拉入冷却系统，进行冷却，得到冷却样品；将所述冷却样品在加热系统和冷却系统间进行往复，实现固态相变调控。本专利技术的方法操作简单、操作难度小。
附图说明
[0024]图1为本专利技术提供的金属材料液态深过冷和固态相变双联协控装置示意图；
[0025]图2为不含有石墨感应器的加热系统的示意图；
[0026]图3为含有石墨感应器的加热系统的示意图；
[0027]图4为含有石墨感应器、工字型样品容器的加热系统的示意图；
[0028]图5为包括真空系统、测温系统和控制系统的金属材料液态深过冷和固态相变双
联协控装置示意图；
[0029]图6为本专利技术金属材料液态深过冷和固态相变双联协控方法的流程示意图；
[0030]其中，1为加热系统，11为样品容器，12为热源，13为石墨感应器；2为冷却系统，21为冷却室，22为水冷环层；3为抽拉系统，31为抽拉杆，32为传动装置，33为气缸；4为真空系统；5为测温系统；6为控制系统；9为玻璃净化剂；10为金属材料。
具体实施方式
[0031]本专利技术提供了一种金属材料液态深过冷和固态相变双联协控装置，包括加热系统1、冷却系统2和与所述加热系统连接的抽拉系统3；
[0032]所述加热系统1包括样品容器11和热源12；所述样品容器11置于热源12内；
[0033]所述加热系统1的样品容器11通过抽拉系统3进入或脱离所述冷却系统2。
[0034]图1为本专利技术提供的金属材料液态深过冷和固态相变双联协控装置示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属材料液态深过冷和固态相变双联协控装置，包括加热系统(1)、冷却系统(2)和与所述加热系统连接的抽拉系统(3)；所述加热系统(1)包括样品容器(11)和热源(12)；所述样品容器(11)置于热源(12)内；所述加热系统(1)的样品容器(11)通过抽拉系统(3)进入或脱离所述冷却系统(2)。2.根据权利要求1所述的双联协控装置，其特征在于，所述加热系统(1)还包括石墨感应器(13)和与所述石墨感应器(13)连接的升降部件；所述升降部件带动石墨感应器(13)进入或脱出样品容器(11)和热源(12)之间。3.根据权利要求1所述的双联协控装置，其特征在于，所述样品容器(11)为工字型样品容器。4.根据权利要求1所述的双联协控装置，其特征在于，所述抽拉系统(3)包括抽拉杆(31)、传动装置(32)和气缸(33)；所述抽拉杆(31)的一端连接所述加热系统(1)的样品容器(11)；所述抽拉杆(31)的另外一端通过传动装置(32)与所述气缸(33)连接。5.根据权利要求4所述的双联协控装...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮莹，李星吾，魏炳波，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：