【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料科学中的实验方法设计和应用，特别涉及一种用于金属熔体超温处理的试验方法及所用实验装置。
技术介绍
1、液态金属熔体中存在大量团簇结构，其特征不仅与金属的种类和化学成分有关，还与熔体的温度有关，熔体温度越高，有序原子基团尺寸越小，无序区越大，熔体结构和成分越均匀。因此液态金属凝固前的温度以及熔体的热历史对凝固组织和性能有重要影响。
2、目前熔体超温处理试验方法以浇注法为主，利用真空熔铸炉将金属料熔化，并过热到某一温度，然后浇注至模壳中。此试验方法一是熔体在模壳中的流动过程会影响熔体的凝固组织，干扰了熔体结构的“遗传性”，二是真空态造成易挥发元素含量的下降，导致熔体成分发生变化。为了单一研究熔体过热温度对凝固组织的影响，需要采用一种无强制对流因素，且能够控制熔体中化学元素烧损和挥发的试验方法。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种用于金属熔体超温处理的试验方法及所用实验装置；其主要目的是单一研究熔体过热温度对凝固组织的影响，消除熔体流动影响因素，同时控制试验过程中熔体化学元素烧损和挥发。
2、本专利技术的技术方案为：
3、一种用于金属熔体超温处理的试验方法，其包括如下步骤：
4、步骤1，根据试样尺寸要求，对需要进行熔体超温处理的金属料进行切割加工，得到具有某一特征形状和尺寸的金属试样；
5、步骤2，将加工后的金属料置入氧化铝坩埚并加盖氧化铝陶瓷片，然后用熔融氧化铝砂或氧化铝粉进行密封；
6、
7、步骤4，将挂壳后且加盖石墨板的石墨坩埚放入箱式加热炉中；设置箱式加热炉加热控温程序，使金属料在密封氧化铝坩埚内熔化，并在超温处理所需的温度下进行保温，随后熔体按既定方式冷却，得到超温处理后的凝固试样；
8、其中，所述密封于氧化铝坩埚中的金属料在温度到达固相线温度时开始熔化，氧化铝坩埚内金属料为固液共存态；当温度到达或高于金属料液相线温度时，氧化铝坩埚内金属试样完全熔化，以液态形式存在；当温度到达超温处理温度时，熔体中难熔质点发生分解，向熔体中释放大量金属原子，熔体结构发生改变，熔体成分更加均匀；
9、随后，根据所需要求，氧化铝坩埚内熔体可按既定方式进行冷却，得到既定冷速条件下的熔体超温处理后的凝固试样。
10、本专利技术所述用于金属熔体超温处理的试验方法，优选要求保护的
技术实现思路
是：
11、所述用于金属熔体超温处理的试验方法满足下述要求之一或其组合：
12、其一，步骤1中，所述的金属试样需用线切割加工至所需形状和尺寸，然后将金属试样表面打磨光亮。
13、其二，步骤4中，所述金属料密封过程如下：将金属料置入氧化铝坩埚中，加盖氧化铝陶瓷片，然后用熔融氧化铝砂或者氧化铝粉制成涂料进行密封；
14、其三，步骤3中，所述的石墨坩埚外涂型壳材料（石墨坩埚外涂型壳材料即挂壳）过程如下：用熔融氧化铝粉制成涂料并撒熔融氧化铝砂，反复涂制后制得耐高温氧化铝陶瓷型壳。
15、步骤3中，通过密封金属料和石墨坩埚外涂型壳材料（石墨坩埚外涂型壳材料即挂壳）并加盖石墨板，有效避免了金属料以及石墨坩埚与空气的大面积直接接触；在高温条件下，石墨板会消耗一部分炉膛内空气中的氧气，有效避免试验过程中金属料中的易氧化元素和石墨坩埚的氧化烧损与高温挥发；另外，挂壳后的石墨坩埚起到保护炉衬作用。
16、所述用于金属熔体超温处理的试验方法的步骤4满足下述要求之一或其组合：
17、其一，设置箱式炉加热控温程序的要求是：低温段升温速率为5~10 ℃/min，高温段升温速率为1~3 ℃/min；
18、其二，当温度升至金属料固相线温度时，氧化铝坩埚内金属料开始熔化，以固液共存态存在，当温度升至液相线温度时，氧化铝坩埚内金属料完全熔化，以液态形式存在；
19、其三，设置箱式加热炉加热控温程序时，当温度升至熔体超温处理所需温度，开始保温；当温度到达超温处理温度时，熔体中难熔质点发生分解，向熔体中释放大量金属原子，熔体结构发生改变，熔体成分更加均匀；
20、其四，设置箱式加热炉加热控温程序，当熔体超温处理达到所需时间时，氧化铝坩埚内金属熔体按既定方式进行冷却至室温，得到既定冷速条件下的熔体超温处理后的凝固试样。
21、所述用于金属熔体超温处理的试验方法所用实验装置，其包括有如下组成部分：箱式加热炉、石墨坩埚4、石墨板12、氧化铝坩埚13和氧化铝陶瓷片9；其中：箱式加热炉主要包括：炉体外壳及保温层1、发热体2、炉底耐火砖11、控温热电偶7与控温仪表6、控温设置区5；炉体外壳及保温层1为上部的外部结构，发热体2布置在炉体外壳及保温层1内部靠近内壁处；炉体外壳及保温层1内部的发热体2内的空腔即为炉膛8；炉底耐火砖11布置在炉膛8下方；炉膛8中还布置有控温热电偶7；控温仪表6、控温设置区5布置在箱式加热炉上；
22、其中，氧化铝陶瓷型壳3放置在箱式加热炉的炉膛8内；金属料10放置在氧化铝坩埚13内，上方盖有氧化铝陶瓷片9；密封后的氧化铝坩埚13放置在挂壳后的石墨坩埚4内；石墨坩埚4顶部加盖石墨板12；挂壳后且加盖石墨板12的石墨坩埚4放入箱式加热炉的炉膛8中；
23、所述炉体外壳及保温层1用于减少炉膛8热量损失；所述发热体2用于炉膛8升温；所述炉底耐火砖11用于保护炉体；所述控温热电偶7和控温仪表6用于温度测量和记录；所述控温设置区5用于设置升温、保温、降温程序。
24、所述氧化铝坩埚内腔尺寸特征要与加工并打磨光亮后的金属料外形尺寸特征相吻合，减少坩埚内残留空气；所述石墨坩埚挂壳后，其外形尺寸不能大于箱式加热炉炉膛尺寸，内径尺寸应大于密封后的氧化铝坩埚尺寸。
25、本专利技术的有益效果为：
26、本专利技术实施例将金属料置于氧化铝坩埚并密封，在石墨坩埚上部加盖石墨板，设置箱式加热炉控温程序，使氧化铝坩埚内金属料以一定速率升至固相线温度、液相线温度、熔体超温处理温度，并保温；当时间达到所需要求后，按冷却程序进行降温，熔体在密封坩埚内冷却，得到既定冷速条件下的熔体超温处理后的试样。金属料在密封坩埚和石墨盖板保护下完成熔化、超温处理、凝固等过程，在熔体成分不发生明显变化的前提下，消除了熔体流动对凝固组织的影响。此外，由于试验采用了非真空设备，试验成本也明显降低。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于金属熔体超温处理的试验方法，其特征在于：其包括如下步骤：
2.按照权利要求1所述用于金属熔体超温处理的试验方法，其特征在于：所述用于金属熔体超温处理的试验方法满足下述要求之一或其组合：
3.按照权利要求1所述用于金属熔体超温处理的试验方法，其特征在于：
4.按照权利要求1-3其中之一所述用于金属熔体超温处理的试验方法，其特征在于：所述用于金属熔体超温处理的试验方法的步骤4满足下述要求之一或其组合：
5.权利要求1所述用于金属熔体超温处理的试验方法所用实验装置，其特征在于：其包括有如下组成部分：箱式加热炉、石墨坩埚（4）、石墨板（12）、氧化铝坩埚（13）和氧化铝陶瓷片（9）；其中：箱式加热炉主要包括：炉体外壳及保温层（1）、发热体（2）、炉底耐火砖（11）、控温热电偶（7）与控温仪表（6）、控温设置区（5）；炉体外壳及保温层（1）为上部的外部结构，发热体（2）布置在炉体外壳及保温层（1）内部靠近内壁处；炉体外壳及保温层（1）内部的发热体（2）内的空腔即为炉膛（8）；炉底耐火砖（11）布置在炉膛（8）下方；炉膛（8）中还布
6.按照权利要求5所述用于金属熔体超温处理的试验方法所用实验装置，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种用于金属熔体超温处理的试验方法，其特征在于：其包括如下步骤：
2.按照权利要求1所述用于金属熔体超温处理的试验方法，其特征在于：所述用于金属熔体超温处理的试验方法满足下述要求之一或其组合：
3.按照权利要求1所述用于金属熔体超温处理的试验方法，其特征在于：
4.按照权利要求1-3其中之一所述用于金属熔体超温处理的试验方法，其特征在于：所述用于金属熔体超温处理的试验方法的步骤4满足下述要求之一或其组合：
5.权利要求1所述用于金属熔体超温处理的试验方法所用实验装置，其特征在于：其包括有如下组成部分：箱式加热炉、石墨坩埚（...
【专利技术属性】
技术研发人员：荆高扬，张玲，金磊，郭新力，孙逊，关洋，李澳奇，
申请(专利权)人：中国机械总院集团沈阳铸造研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。