一种包晶合金定向凝固实验装置的制作方法

本实用新型涉及凝固结晶技术领域，具体为一种包晶合金定向凝固实验装置。

背景技术：

在众多的金属间化合物中，具有多个包晶反应的TiAl基合金由于其比强度高、比刚度高以及高温抗氧化性、抗蠕变性和抗氢脆性良好等特征，使其成为优秀的耐热轻质材料，在提升发动机工作效率等方面将具有很大的应用潜力。但是TiAl基合金的室温塑性差，是限制TiAl基合金推广和应用的主要障碍。目前控制合金材料的凝固过程是提高铸件性能和开发新型材料的重要手段，在近年出现的许多新型凝固技术中，通过将电场、磁场和微重力场等外场引入到凝固过程，将有助于提升现有合金材料的性能，其中电流凝固技术就是相对比较活跃的研究领域，但是目前的工作大多集中于电流对低熔点合金凝固过程的影响，对于熔点较高和活性较大的TiAl合金这类钛基合金则涉及较少，一般的合金凝固过程电流作用下高熔点类合金模拟物的定向凝固实验和实时观察不易实施，基于此，本实用新型设计了一种包晶合金定向凝固实验装置，以解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种包晶合金定向凝固实验装置，以解决上述背景技术中提出的一般的合金凝固过程电流作用下高熔点类合金模拟物的定向凝固实验和实时观察不易实施的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种包晶合金定向凝固实验装置，包括实验台，所述实验台的顶部左右两侧分别设置有电场发生器和计算机，所述电场发生器的顶部设置有结晶装置，所述结晶装置的顶部左右两侧分别设置有冷端传热块和热端传热块，所述热端传热块的顶部设置有温控器，所述温控器的左端设置有温度检测装置，所述温度检测装置的检测端与结晶装置的顶部接触连接，所述冷端传热块的左端插接有出水管，所述热端传热块的右端插接有进水管，所述出水管的进水端贯穿冷端传热块的右壁，且出水管的进水端与结晶装置的左侧连接，所述进水管的出水端贯穿热端传热块的左壁，且进水管的出水端与结晶装置的右侧连接，所述实验台的底部设置有储水箱，所述出水管的出水端贯穿储水箱的左壁，所述进水管的进水端贯穿储水箱的右壁，所述储水箱的内腔底部左右两侧分别设置有抽水泵和吸水泵，所述出水管的出水端与抽水泵连接，所述进水管的进水端与吸水泵连接，所述储水箱的内腔底部中心设置有电阻加热板，所述电场发生器的左右两侧均设置有支撑架，所述支撑架的顶部设置有滑轨，所述滑轨的外壁套接有滑动座，所述滑动座的底部设置有CCD图像传感器，且CCD图像传感器设置在结晶装置的顶部，所述计算机分别与电场发生器、结晶装置、温控器、温度检测装置、CCD图像传感器、电阻加热板、吸水泵和抽水泵电性连接。

优选的，所述电场发生器的左壁设置有电流计，所述计算机与电流计电性连接。

优选的，所述温度检测装置为薄膜铂热电阻。

优选的，所述滑轨的左右侧壁均开设有滑槽，所述滑动座的顶部左右两侧均设置有限位块，所述限位块插接在滑槽的内腔。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过直接观测具有小晶面晶体生长特征或非小晶面晶体生长特征的晶体生长过程，控制温度梯度并施加稳衡电场、交流电场及脉冲电场作用于晶体生长过程中，最终制备出电场作用下的晶体凝固试样，该装置具备实时温度测量及记录，动态照片及视频录制，电场大小可控且输出平稳，大温度梯度，体积较小的优点。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型限位块和滑槽连接结构示意图。

图中：1实验台、2电场发生器、3结晶装置、4冷端传热块、5热端传热块、6温控器、7温度检测装置、8进水管、9出水管、10电流计、11支撑架、12滑轨、121滑槽、13滑动座、131限位块、14CCD图像传感器、15计算机、16储水箱、17电阻加热板、18吸水泵、19抽水泵。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种包晶合金定向凝固实验装置，包括实验台1，所述实验台1的顶部左右两侧分别设置有电场发生器2和计算机15，所述电场发生器2的顶部设置有结晶装置3，所述结晶装置3的顶部左右两侧分别设置有冷端传热块4和热端传热块5，所述热端传热块5的顶部设置有温控器6，所述温控器6的左端设置有温度检测装置7，所述温度检测装置7的检测端与结晶装置3的顶部接触连接，所述冷端传热块4的左端插接有出水管9，所述热端传热块5的右端插接有进水管8，所述出水管9的进水端贯穿冷端传热块4的右壁，且出水管9的进水端与结晶装置3的左侧连接，所述进水管8的出水端贯穿热端传热块5的左壁，且进水管8的出水端与结晶装置3的右侧连接，所述实验台1的底部设置有储水箱16，所述出水管9的出水端贯穿储水箱16的左壁，所述进水管8的进水端贯穿储水箱16的右壁，所述储水箱16的内腔底部左右两侧分别设置有抽水泵19和吸水泵18，所述出水管9的出水端与抽水泵19连接，所述进水管8的进水端与吸水泵18连接，所述储水箱16的内腔底部中心设置有电阻加热板17，所述电场发生器2的左右两侧均设置有支撑架11，所述支撑架11的顶部设置有滑轨12，所述滑轨12的外壁套接有滑动座13，所述滑动座13的底部设置有CCD图像传感器14，且CCD图像传感器14设置在结晶装置3的顶部，所述计算机15分别与电场发生器2、结晶装置3、温控器6、温度检测装置7、CCD图像传感器14、电阻加热板17、吸水泵18和抽水泵19电性连接。

其中，所述电场发生器2的左壁设置有电流计10，所述计算机15与电流计10电性连接，电流计10便于对电场发生器2的电场发生电流进行检测，所述温度检测装置7为薄膜铂热电阻，薄膜铂热电阻机械性能好、抗震、抗振动，优于绕丝类铂热电阻元件，所述滑轨12的左右侧壁均开设有滑槽121，所述滑动座13的顶部左右两侧均设置有限位块131，所述限位块131插接在滑槽121的内腔，通过滑槽121和限位块131的设置，使滑动座13可在滑轨12上进行滑动调节。

工作原理：本实用新型通过结晶装置3进行合金的结晶载体，温控器6对结晶装置3进行温度控制，计算机15控制电场发生器2的正极与结晶装置3的热端相连，电场发生器2的负极与结晶装置3的冷端相连，电流计10便于对电场发生器2的电场发生电流进行检测，电场发生器2施加稳衡电场、交流电场及脉冲电场，计算机15控制吸水泵18和抽水泵19工作，电阻加热板17进行水温的温度保持，吸水泵18将储水箱16中的水吸入热端传热块5，水流经结晶装置3，保证结晶装置3温度恒定，抽水泵19将结晶装置3中的水抽入储水箱16，进行恒温水循环，CCD图像传感器14设置在结晶装置3的上方，对结晶装置3中合金的生长过程进行记录摄像，并将图像信息传递到计算机15中进行显示、存储，通过滑槽121和限位块131的设置，使滑动座13可在滑轨12上进行滑动调节，使CCD图像传感器14便于进行移动观测。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。