一种超声条件下熔滴润湿参数和表面形态观测装置与方法制造方法及图纸

本申请公开了一种超声条件下熔滴润湿参数和表面形态观测装置及方法，涉及物理变量测量技术领域，该装置中，通过超声施加及检测系统产生超声振动并通过样品台传递至振动基板；振动基板作为超声振动熔滴润湿试验的固相，可移动的固定于样品台上，承载待测样品并向待测样品传递振动；通过真空系统为振动基板和待测样品提供真空环境；通过温度控制系统加热待测样品，以在待测样品表面产生熔滴；并通过获取超声振动熔滴润湿试验过程中待测样品的影像数据，实现对超声振动熔滴润湿试验过程中待测样品表面形态的观测，还可根据待测样品的影像数据确定润湿参数。可实现宽温度范围下、超声振动条件下不同材料待测样品与不同材料振动基板的润湿参数的测定。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及物理变量测量，特别是涉及一种超声条件下熔滴润湿参数和表面形态观测装置与方法。

技术介绍

1、在物理学中的液体物理和表面物理当中，润湿性和润湿参数是非常重要的物理学特征。在宏观上，通常用熔滴在固体材料表面上的润湿角和润湿半径来衡量熔体与材料之间的润湿性。润湿性的精准测量具有重要意义，如，在材料凝固制备过程中，异质形核是主要的形核机制，提高熔体的润湿性能够降低异质形核功，从而提高熔体的形核率，进而提高材料的力学性能。在传统的铸造、铸轧、焊接等领域，润湿性对熔体中氧化夹杂物含量、界面结合情况、焊接质量等具有显著的影响。在复合材料制备过程中，基体相与增强相之间的润湿性将直接决定二者的结合强度，对材料的强度起着决定性作用；而在增材制造领域，熔滴较差的润湿性会导致球化效应，使得工件表面质量下降，严重制约了增材制造的应用场景。

2、研究表明，在金属凝固过程中施加超声可以细化晶粒、有效去除熔体中的气体和抑制偏析等，使得金属的孔隙率下降和机械性能提升。超声波引起的非线性效应（空化效应、声流效应等）在其中起到了关键作用，超声源输入相对较低的能量经空化效应本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种超声条件下熔滴润湿参数和表面形态观测装置，其特征在于，包括：超声施加及检测系统、真空系统、温度控制系统和图像观测处理系统；

2.根据权利要求1所述的超声条件下熔滴润湿参数和表面形态观测装置，其特征在于，所述超声振动发生机构包括：超声发生器、超声换能器和超声变幅杆；所述超声发生器由信号发生器和功率放大器组成，所述信号发生器产生振动所需的正弦波信号，所述功率放大器将所述正弦波信号放大后输出；所述超声换能器用于通过逆压电效应将接收到的放大后的正弦波信号转换为机械振动；所述超声变幅杆用于传递和放大振动，可根据需求实现纵振、横振和耦合振动多种模式；所述超声变幅杆远离所述超声换能...

【技术特征摘要】

1.一种超声条件下熔滴润湿参数和表面形态观测装置，其特征在于，包括：超声施加及检测系统、真空系统、温度控制系统和图像观测处理系统；

2.根据权利要求1所述的超声条件下熔滴润湿参数和表面形态观测装置，其特征在于，所述超声振动发生机构包括：超声发生器、超声换能器和超声变幅杆；所述超声发生器由信号发生器和功率放大器组成，所述信号发生器产生振动所需的正弦波信号，所述功率放大器将所述正弦波信号放大后输出；所述超声换能器用于通过逆压电效应将接收到的放大后的正弦波信号转换为机械振动；所述超声变幅杆用于传递和放大振动，可根据需求实现纵振、横振和耦合振动多种模式；所述超声变幅杆远离所述超声换能器的一端通入所述真空系统与所述样品台固定连接。

3.根据权利要求1所述的超声条件下熔滴润湿参数和表面形态观测装置，其特征在于，所述超声振动检测机构包括水平激光测振仪和垂直激光测振仪；所述水平激光测振仪设置于与超声波振动矢量方向平行的位置，用于实时检测基板表面水平方向的振动特性；所述垂直激光测振仪设置于与超声波振动矢量方向垂直的位置，用于实时检测基板表面垂直方向的振动特性。

4.根据权利要求1所述的超声条件下熔滴润湿参数和表面形态观测装置，其特征在于，所述真空系统包括真空腔体、真空泵组、真空计和供气管路；所述真空腔体为至少四个面可供观测的箱体，用于为所述振动基板和所述待测样品提供真空环境；所述真空泵组和所述真空计均通入所述真空腔体，所述真空泵组用于根据所述真空计的测量结果将所述真空腔体中的空气排空，使所述真空腔体中保持真空环境；所述供气管路将所述真空腔体和保护气瓶连通，用于向所述真空腔体中送入保护气体，以保护熔滴免受其他气体的侵害。

5.根据权利要求1所述的超声条件下熔滴润湿参数和表面形态观测装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟薇，王金钊，徐成，王建元，魏炳波，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：