一种带有同步快速水淬功能的高温原位电阻测量仪及其测量方法
【技术领域】
[0001]本发明专利涉及本发明属于金属材料性能测试技术领域，具体涉及一种用于金属材料高温原位电阻测量并可进行同步快速水淬的仪器，本发明还涉及该仪器的使用方法。
【背景技术】
[0002]随着科学技术和现代工业尤其是电力行业的快速发展，具有良好可加工性和优异导电、导热性能的导电材料越来越受到科研工作者的关注。铜及铜合金因优良的导电、导热、耐蚀、电联结、电接触、环境友善性等特点成为冶金工业、真空断路器、电气化铁路连接线、引线框架材料的重要基本材料。Cu-N1-Si合金因较理想的强度与导电率组合、无磁性、无焦耳热、较好的耐磨性被认为是最具有应用前景的潜在铜基材料。这些材料的应用环境都面临着温度的变化，且随着温度变化其电阻也会随之发生变化，导电率变化的本质是温度变化过程中合金相变行为的变化，探宄温度、相变机制与电导率的关系，并依此对导电率进行控制可较大范围拓展铜及铜合金的应用领域。
【发明内容】
[0003]本发明专利的目的在于提供一种带有同步快速水淬功能的高温原位电阻测量仪，其特征在于，包括原位电阻测量设备(I)、同步快速水淬设备和同步控制箱(2)三部分；
[0004]所述原位电阻测量设备(I)连接原位电阻测量试样(3)的两端，该原位电阻测量试样(3)位于卧式电阻炉(4)内部，该卧式电阻炉(4)的一侧和真空泵(5)相连，该卧式电阻炉(4)的另一侧和同步控制箱(2)的一端相连；
[0005]所述同步快速水淬设备包括立式电阻炉(6)、水淬式样装置(7)、快速水淬箱(8)，所述水淬式样装置(X)位于立式电阻炉(6)的侧壁部，快速水淬箱(8)位于立式电阻炉(6)的下部，所述立式电阻炉(6)与同步控制箱(2)的另一端相连。
[0006]所述原位电阻测量设备(I)的上部具有PC机(9)。
[0007]所述原位电阻测量设备(I)为卧式电阻炉，炉腔体为钢结构的卧式圆筒腔；同步快速水淬设备(7)包括立式电阻炉和水箱，该立式电阻炉腔体为钢结构组成的立式方体腔，水箱为钢结构的尺寸与立式电阻炉长、宽相等的水槽；同步快速水淬设备中的试样存放装置为在立式电阻炉一侧开10个与立式电阻炉腔体宽度相等、厚2mm的方形孔，方形孔深度一直延伸到立式电阻炉方体腔内部，在方形孔中插入10个可抽拉的钢结构挡板，试样存放于钢板之上。
[0008]根据前所述的带有同步快速水淬功能的高温原位电阻测量仪，其特征还在于，具体操作步骤如下:
[0009]步骤1，将待测样品根据实际需求加工成棒状或方块状试样，棒状试样尺寸为:长度50-200mm、直径2_5mm，方块状试样尺寸为:长50-200mm、宽2_5mm、高2_5mm ；
[0010]步骤2，将原位电阻测量的待测样品通过夹具和导线与原位电阻测量设备(I)连接，并放入原位电阻测量设备(I)的卧式电阻炉(4)中，用真空泵(5)除去卧式电阻炉(4)中的空气，并向卧式电阻炉(4)通入高纯氩气；
[0011]步骤3，将需要进行同步快速水淬测试的样品放入同步快速水淬设备的样品存放装置中；
[0012]步骤4，开启同步控制箱(2)主控程序，设置升温或降温速度，同时开启测温装置、电阻测量装置、信号采集与放大装置、信号处理和输出装置，测量试样加热或冷却过程中的电阻值，得到样品电阻与温度、时间的关系曲线；
[0013]步骤5，在步骤4的测量过程中，根据电阻-温度和电阻-时间的关系曲线，当感兴趣的电阻变化点出现时，立即将快速水淬装置侧面从下往上已经水淬的挡板和尚未水淬的第一个挡板拉出，当听见试样掉入冷却水箱后立即关闭所有拉开的挡板。
[0014]有益效果:
[0015]原位电阻测量设备、同步快速水淬设备采用同一个控制箱，可保障原位电阻测量试样和同步快速水淬试样在加热或冷却的任意时刻温度相同，控制箱升温与降温速度均可通过主控程序进行设置；
[0016]同步快速水淬装置的水淬挡板有10个，从下往上依次为1-10#号挡板，即一次实验最多可对10个感兴趣电阻点进行样品水淬；放试样前对试样进行编号，从下往上依次放置，操作顺序为当第I个感兴趣电阻点出现时抽出1#挡板，听到试样落水声时立即关闭1#挡板，当第2个感兴趣电阻点出现时，先抽出1#挡板，再连续抽出2#挡板，听到试样落水声时立即关闭1-2#挡板，当第3个感兴趣电阻点出现时，先抽出第1-2#挡板，再连续抽出3#挡板，听到试样落水声时立即关闭1-3#挡板，后面的实验依次类推。
[0017]本发明的有益效果是:本发明操作简单，测试结果精准；本发明可以在试样加热和冷却过程中测量样品电阻值，得到试样电阻-温度及电阻-时间的关系曲线，这是目前市场上现有电阻测量仪所不具备的功能；本发明通过一个控制箱同时控制原位电阻测量设备和同步快速水淬设备，在对试样进行加热和冷却测电阻的过程中可以利用同步快速水淬设备对感兴趣的电阻点进行同步快速水淬，保留下该试样在该电阻点的内部显微组织，通过后续微观组织分析表征试样相变机制对试样电阻的影响。
【附图说明】
[0018]下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明:
[0019]图1(a)和图1(b)为实施例1所得电阻-时间及电阻-温度曲线；
[0020]图2 (a)和图2(b)为实施例2所得电阻-时间及电阻-温度曲线；
[0021]图3 (a)和图3(b)为实施例3所得电阻-时间及电阻-温度曲线；
[0022]图4(a)和图4(b)为实施例4所得电阻-时间及电阻-温度曲线；
[0023]图5 (a)和图5(b)为实施例5所得电阻-时间及电阻-温度曲线
[0024]图6(a)_(d)为实施例3所得的Cu-N1-Si合金降温过程中不同阶段(电阻变化点)的同步水淬试样的显微组织图；
[0025]图7是本发明仪器示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
[0027]—种带有同步快速水淬功能的高温原位电阻测量仪，其特征在于，包括原位电阻测量设备(I)、同步快速水淬设备和同步控制箱(2)三部分；
[0028]所述原位电阻测量设备(I)连接原位电阻测量试样(3)的两端，该原位电阻测量试样(3)位于卧式电阻炉(4)内部，该卧式电阻炉(4)的一侧和真空泵(5)相连，该卧式电阻炉(4)的另一侧和同步控制箱(2)的一端相连；
[0029]所述同步快速水淬设备包括立式电阻炉(6)、水淬式样装置(7)、快速水淬箱(8)，所述水淬式样装置(X)位于立式电阻炉(6)的侧壁部，快速水淬箱(8)位于立式电阻炉(6)的下部，所述立式电阻炉(6)与同步控制箱(2)的另一端相连。
[0030]所述原位电阻测量设备(I)的上部具有PC机(9)。
[0031]所述原位电阻测量设备(I)为卧式电阻炉，炉腔体为钢结构的卧式圆筒腔；同步快速水淬设备(7)包括立式电阻炉和水箱，该立式电阻炉腔体为钢结构组成的立式方体腔，水箱为钢结构的尺寸与立式电阻炉长、宽相等的水槽；同步快速水淬设备中的试样存放装置为在立式电阻炉一侧开10个与立式电阻炉腔体宽度相等、厚2mm的方形孔，方形孔深度一直延伸到立式电阻炉方体腔内部，在方形孔中插入10个可抽拉的钢结构挡板，试样存放于钢板之上。
[0032]根据前所述的带有同步快速水淬功能的高温原位电阻测量仪，其特征还在于，具体操作步骤如下:
[0033]步骤1，将待测样品根据实际需求加工成棒状或方块状试样，棒状试样尺寸为:长度50-200mm、直径2_5mm，方块状