本申请实施例提供一种合金凝固成像实验方法、装置、系统及溶质检测方法和设备，合金凝固成像装置包括：样品台，用于承载目标样品；同步辐射光源，用于向目标样品发射X射线，X射线的入射方向与目标样品成45度角；第一成像探测器，沿X射线的出射方向设置，第一成像探测器的探测面与X射线的出射方向垂直；第二成像探测器，与目标样品平行设置，第二成像探测器的探测面与X射线的入射方向成45度角；小孔成像结构，设置在目标样品和第二成像探测器之间，从目标样品出射的特征X光通过小孔成像结构进入第二成像探测器；计算机，连接第一成像探测器和第二成像探测器。本申请实现了实时测定合金凝固过程中的溶质场分布。凝固过程中的溶质场分布。凝固过程中的溶质场分布。
【技术实现步骤摘要】
合金凝固成像实验方法、装置、系统及溶质检测方法和设备
[0001]本申请涉及光学测量
，具体而言，涉及一种合金凝固成像实验方法、装置、系统及溶质检测方法和设备。
技术介绍
[0002]近些年来，同步辐射X射线成像由于高能量、高亮度、高分辨率以及单色性优良等诸多优点，被大量应用于金属凝固过程的原位观察与研究。金属凝固过程包含复杂的热力学和动力学变化，涉及到溶质迁移、温度分布、组织结构等从微观到宏观的演变，利用同步辐射X射线成像技术对金属凝固过程中微观组织变化进行实时成像，可以直观、准确地研究金属凝固过程中的晶体形核与生长，以及动态的组织演变过程。但是，由于凝固过程的时间相关性、合金熔体的高温不透明性等原因，目前的成像技术难以得到合金凝固过程中溶质场分布的实时变化过程。
技术实现思路
[0003]本申请实施例的目的在于提供一种合金凝固成像实验方法、装置、系统及溶质检测方法和设备，用以实现实时测定合金凝固过程中的溶质场分布。
[0004]本申请实施例第一方面提供了一种合金凝固成像装置，包括：样品台，用于承载目标样品；同步辐射光源，用于向所述目标样品发射X射线，所述X射线的入射方向与所述目标样品成45度角；第一成像探测器，沿所述X射线的出射方向设置，所述第一成像探测器的探测面与所述X射线的出射方向垂直；第二成像探测器，与所述目标样品平行设置，所述第二成像探测器的探测面与所述X射线的入射方向成45度角；小孔成像结构，设置在所述目标样品和所述第二成像探测器之间，从所述目标样品散射出的特征X光通过所述小孔成像结构进入所述第二成像探测器；计算机，连接所述第一成像探测器和所述第二成像探测器。
[0005]本申请实施例第二方面提供了一种合金凝固成像系统，包括：本申请实施例第一方面及其任一实施例的合金凝固成像装置；温控装置，用于控制所述目标样品的温度，所述温控装置连接所述合金凝固成像装置。
[0006]于一实施例中，所述温控装置包括：热台，可拆卸的安装在所述样品台上，所述热台包括第一加热片和第二加热片，所述目标样品位于所述第一加热片和所述第二加热片之间；电源控制器，连接所述第一加热片和所述第二加热片；第一K型热电偶，粘贴在所述第一加热片和所述目标样品之间；第二K型热电偶，粘贴在所述第二加热片和所述目标样品之间；温度控制器，所述电源控制器、所述第一K型热电偶和所述第二K型热电偶分别连接所述温度控制器，所述温度控制器连接所述合金凝固成像装置的计算机。
[0007]本申请实施例第三方面提供了一种合金凝固成像实验方法，包括：采用两片夹持片夹持合金片，利用耐高温胶将所述夹持片四周进行密封，烘干后得到目标样品；在样品台安装所述目标样品，通过加热装置将所述目标样品加热至预设温度，并保温预设时长；打开同步辐射光源，调整所述目标样品的位置，以及第一成像探测器和第二成像探测器的视场；
通过温度控制器控制所述目标样品按照预设速率冷却凝固，通过所述第一成像探测器和所述第二成像探测器对所述目标样品的凝固进行数据采集。
[0008]于一实施例中，所述采用两片夹持片夹持合金片，利用耐高温胶将所述夹持片四周进行密封，烘干后得到目标样品，包括：将所述合金片设置在所述两片夹持片之间，所述合金片的厚度为0.1mm至1mm，所述夹持片为陶瓷片、石英片、云母片中的一种；利用耐高温胶将所述合金片和所述陶瓷片粘连，所述耐高温胶为氧化铝粉与硅溶胶的混合物；烘干得到目标样品。
[0009]于一实施例中，所述在样品台安装所述目标样品，通过加热装置将所述目标样品加热至预设温度，并保温预设时长，包括：将所述目标样品固定在热台上，使所述目标样品位于所述热台的第一加热片和第二加热片之间，所述第一加热片和所述第二加热片分别连接对应的电源控制器，所述电源控制器连接所述温度控制器；在所述第一加热片和所述目标样品之间粘贴第一K型热电偶，在所述第二加热片和所述目标样品之间粘贴第二K型热电偶，所述第一K型热电偶和所述第二K型热电偶连接所述温度控制器；将所述热台固定在所述样品台上；加热所述目标样品，通过所述温度控制器控制所述目标样品在第一预设时长内升温至所述预设温度，并保温第二预设时长。
[0010]于一实施例中，所述打开同步辐射光源，调整所述目标样品的位置，以及第一成像探测器和第二成像探测器的视场，包括：打开同步辐射光源关闸，调节X射线能量至目标能量值；调整所述目标样品的位置，使所述目标样品与所述X射线的入射方向成45度角；调整所述第一成像探测器，以使所述第一成像探测器的探测面与所述X射线的出射方向垂直；调整所述第二成像探测器，以使所述第二成像探测器的探测面与所述X射线的入射方向成45度角。
[0011]于一实施例中，所述通过温度控制器控制所述目标样品按照预设速率冷却凝固，通过所述第一成像探测器和所述第二成像探测器对所述目标样品的凝固进行数据采集，包括：在所述温度控制器保温结束前2分钟打开所述第一成像探测器和所述第二成像探测器采集数据；所述温度控制器控制所述目标样品以每分钟30摄氏度的速率冷却凝固；所述目标样品凝固结束后，关闭所述同步辐射光源、所述第一成像探测器和所述第二成像探测器。
[0012]本申请实施例第四方面提供了一种合金凝固溶质检测方法，包括：获取待测合金的初始成分信息，以及凝固前包含合金中含量最少的第一组元的第一特征图像，凝固后包含所述第一组元的第二特征图像，凝固前包含全部组元的第三特征图像，凝固后包含全部组元的第四特征图像；根据所述初始成分信息、所述第一特征图像和所述第二特征图像，计算纯液相区域的第一组元含量；根据所述初始成分信息、所述第三特征图像、所述第四特征图像和所述第一组元含量，基于朗伯比尔定律，计算所述纯液相区域的第二组元含量；根据所述第一组元含量和所述第二组元含量，得到所述纯液相区域的第三组元含量；分别对所述第一组元含量和所述第二组元含量进行插值计算，得到固液共存区域的液相第一组元含量、液相第二组元含量和液相第三组元含量；根据所述第一组元含量和所述液相第一组元含量，得到所述固液共存区域的固相第一组元含量；根据所述初始成分信息、所述第三特征图像、所述第四特征图像、所述液相第一组元含量、所述液相第二组元含量和所述液相第三组元含量，计算所述固液共存区域的固相第二组元含量；根据所述固相第一组元含量和所述固相第二组元含量，得到所述固液共存区域的固相第三组元含量。
[0013]本申请实施例第五方面提供了一种电子设备，包括：存储器，用以存储计算机程序；处理器，用以执行本申请实施例第一方面及其任一实施例的方法。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
[0015]图1为本申请一实施例的合金凝固成像装置的结构示意图；
[0016]图2为本申请一实施例的合本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种合金凝固成像装置，其特征在于，包括：样品台，用于承载目标样品；同步辐射光源，用于向所述目标样品发射X射线，所述X射线的入射方向与所述目标样品成45度角；第一成像探测器，沿所述X射线的出射方向设置，所述第一成像探测器的探测面与所述X射线的出射方向垂直；第二成像探测器，与所述目标样品平行设置，所述第二成像探测器的探测面与所述X射线的入射方向成45度角；小孔成像结构，设置在所述目标样品和所述第二成像探测器之间，从所述目标样品散射出的特征X光通过所述小孔成像结构进入所述第二成像探测器；计算机，连接所述第一成像探测器和所述第二成像探测器。2.一种合金凝固成像系统，其特征在于，包括：如权利要求1所述的合金凝固成像装置；温控装置，用于控制所述目标样品的温度，所述温控装置连接所述合金凝固成像装置。3.根据权利要求2所述的合金凝固成像系统，其特征在于，所述温控装置包括：热台，可拆卸的安装在所述样品台上，所述热台包括第一加热片和第二加热片，所述目标样品位于所述第一加热片和所述第二加热片之间；电源控制器，连接所述第一加热片和所述第二加热片；第一K型热电偶，粘贴在所述第一加热片和所述目标样品之间；第二K型热电偶，粘贴在所述第二加热片和所述目标样品之间；温度控制器，所述电源控制器、所述第一K型热电偶和所述第二K型热电偶分别连接所述温度控制器，所述温度控制器连接所述合金凝固同步辐射成像装置的计算机。4.一种合金凝固成像实验方法，其特征在于，包括：采用两片夹持片夹持合金片，利用耐高温胶将所述夹持片四周进行密封，烘干后得到目标样品；在样品台安装所述目标样品，通过加热装置将所述目标样品加热至预设温度，并保温预设时长；打开同步辐射光源，调整所述目标样品的位置，以及第一成像探测器和第二成像探测器的视场；通过温度控制器控制所述目标样品按照预设速率冷却凝固，通过所述第一成像探测器和所述第二成像探测器对所述目标样品的凝固进行数据采集。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述采用两片夹持片夹持合金片，利用耐高温胶将所述夹持片四周进行密封，烘干后得到目标样品，包括：将所述合金片设置在所述两片夹持片之间，所述合金片的厚度为0.1mm至1mm，所述夹持片为陶瓷片、石英片、云母片中的一种；利用耐高温胶将所述合金片和所述陶瓷片粘连，所述耐高温胶为氧化铝粉与硅溶胶的混合物；烘干得到目标样品。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在样品台安装所述目标样品，通过加
热装置将所述目标样品加热至预设温度，并保温预设时长，包括：将所述目标样品固定在热台上，使所述目标样品位于所述热台的第一加热片和第二加热片之间，所述第一加热片和所述第二加热片分别连接对应的电源控制器，所述电源控制器...
【专利技术属性】
技术研发人员：张佼，张亚，唐洋，吴越，邢辉，孙宝德，戴永兵，马建波，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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