一种速度精密可控的透明溶液相分离观测装置的制造方法
【技术领域】
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[0001]本发明涉及一种速度精密可控的透明溶液相分离观测装置，属于新型材料科学技术领域，具体为通过观测透明溶液中相分离缓慢发生的过程来阐述难混溶合金体系中快速相分离过程的一种实验装置。
[0002]背景介绍:
[0003]关于具有独特的物理和力学性能的偏晶材料制备技术一直是材料科学领域关注的热点。例如制备出富Fe相弥散分布于Cu基体的合金，Cu-Fe合金具有优良的导电性能，常常作为优良的触头、触桥和真空器件材料；当大颗粒的富Fe相分散在Cu基体时，其表现出巨磁阻效应和特殊的物理性能。同样，均匀弥散Al-1n的合金可以制造超导体，Cu-Pb合金因其具有良好的润滑性和耐高温特性而常常被用做轴瓦。诸如此类的金属体系还有很多，鉴于该类材料的具有潜在的应用前景，因此，更细致的研究其动力学形成机制是十分必要的。
[0004]偏晶合金在其过偏晶成分范围有一难混溶区，当温度降低时会发生液-液相分离，这涉及到一种液相-第二液相-在母液相中的形成。在一定的温度场条件下，液滴受Marangoni对流的作用会由低温端向高温端运动，而第二相的运动界面会发生液滴的碰撞、凝并及长大，这对于凝固组织的形成和最终的力学性能有决定性作用，因此获得第二相液滴的界面动力学过程对于设计具有特定结构和性能的偏晶合金至关重要。本专利提供一种利用丝杠传动精确控制相界面移动速度的装置，使得研究相分离这整个过程及进一步揭示相变动力学变得更加清晰可视化。
[0005]本发明提供了一种速度精密可控的透明溶液相分离观测装置，利用电机和丝杠的恒速移动，使得第二相液滴运动界面相对静止处于显微观测范围内。本发明采用与金属材料凝固行为相类似的透明溶液来模拟金属中相分离过程，虽然之前已有专利(公开号:CN1579606A)发明了一种透明模型合金装置，通过控制温度，调节温度梯度从而原位观测Marangoni对流的过程，但其合金腔及显微观察装置均静止，难于跟踪第二液相的界面，无法实现相界面的原位观察。
[0006]本发明装置观察手段是采用光学显微的方法，视场观察的直接性给测定Marangoni迁移速度带来很大方便，同时采用一种以精确速度跟进相分离界面移动的传动装置，使得第二相液滴移动速度与样品抽拉速度保持同步，在此条件下，相分离界面的前沿始终处于视场观察范围内，有利于我们准确观察和记录第二相液滴形成过程、迁移速度、界面移动速度、液滴吞并快慢对相分离的影响等。保持光镜原位不动，样片以稳定速度抽拉，使得在显微镜中观察的画面清晰稳定，这对于建立相分离的动力学行为模型，研究相分离机理，解释金属合金中偏聚和分层现象，改善合金某些结构性能是十分有利的。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种带有电机和丝杠传动且速度精密可控的实时观测透明溶液相分离装置。为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现的:一种速度精密可控的透明溶液相分离观测装置，包括底座(I)、两个温控模块(2)、支撑温控模块的固定支架(7)、显微镜(5)、显微镜底座(9)、热电偶(14)、高低温循环装置(6)、移动样品台(3)、电机(4)、传动系统支架(8)、传动支架(10)、丝杠(11)、大皮带轮(15)、小皮带轮(12)、皮带
(13)。固定支架(7)、传动系统支架(8)和显微镜底座(9)固定在底座(I)上，四个中空的温控模块(2)放置在固定支架(7)上，其中温控模块两两相对，用螺丝固定，中间留有一定的空隙用来放置需要用显微镜(4)观测的放在移动样品台(3)上的样品，两两相对后的温控模块(2)放置在显微镜(4)两侧，高低温循环装置(6)与温控模块(2)相连用来精确控制温度，丝杠(11)与传动支架(10)相连固定在传动系统支架(8)上，移动样品台(3)与传动支架(10)相连用来移动样品，小皮带(12)和大皮带轮(15)通过皮带(13)连接，电机(4)固定在大皮带轮(15)处，小皮带轮(12)与丝杠(11)相连进而精确控制样品的移动速度，热电偶(14)放置在样品中精确测温。其特征在于:所述的温度梯度场是水平的，左右两端的温度由高低温循环装置控制；样品在电机设备的带动下可以以精确速度移动；同时，样品以设定的速度精确移动，保证了显微装置可以在固定的位置观察缓慢移动样品中相分离界面始终处于视场中；显微镜可以实时观测记录相分离界面和在Marangoni迁移的作用下第二相液滴的运动行为之间的影响。
[0008]本发明的一种速度精密可控的透明溶液相分离观测装置的电机(4)可以带动样品精确移动，其中设备中丝杠(11)的牙距为0.5_，通过调节电机的转速可以精确改变样品的移动速度，速度范围大约为100 μ m/s到4.2mm/s，有助于我们能够在透明溶液相分离整个过程中观测到相分离界面前沿和第二相液滴的迁移、长大、凝并过程，得到多层的条带组织，用以更好地理解金属偏晶合金中得到的多层条带组织及壳-核结构形貌。
[0009]本发明的一种速度精密可控的透明溶液相分离观测装置的高低温循环装置(6)的温度是可以任意设定的，该系统控温精确，其与中空温控模块(2)相连，为温控模块(2)提供不同的温度梯度场，其中温控模块(2)之间的距离也是可以调节的，温度梯度可以达到 50K/mm。
[0010]本发明的一种速度精密可控的透明溶液相分离观测装置的底座(I)的尺寸为800 X 280 X 15_，该底座质量较大，可以有效的减少实验过程中的微震动的影响，使得显微装置显示画面稳定，清晰。
[0011]本发明的一种速度精密可控的透明溶液相分离观测装置的观测系统是带有采集系统的显微镜(5)，并与计算机相连，并且配备有相应的测量软件，用以准确分析液滴的迁移、长大、凝并行为。同时，显微镜的物镜镜头在XYZ方向都是可以移动的，从而可以快捷地调节待观测样品的不同部位反应过程。
[0012]本发明的一种速度精密可控的透明溶液相分离观测装置的透明溶液选用的是密度相近的难混溶透明体系，选用密度相近的体系目的在于尽可能减少自然对流的影响。该透明体系在不混溶区的相分离过程与难混溶合金体系不混溶区的相分离过程类似，因此可以用