[发明专利]一种稀土镁合金凝固过程热分析装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土镁合金凝固过程热分析装置，该发明属于材料科学领域。

背景技术

稀土元素可明显改善镁合金的力学性能和耐蚀性能，其中以Nd、Y的改善效果为显著。稀土元素对镁合金的强化作用主要源于稀土沉淀相的强化作用。合金凝固过程中，稀土相一般在较高温度下就已形成，形成温度均超过500℃。

镁的化学性质非常活泼，在常温下极容易与其它元素发生化学反应，高温下镁甚至能与空气中的N₂反应生成Mg₃N₂。镁活泼的化学特性不仅为镁合金的熔炼带来困难，更为合金凝固过程的研究与分析带来棘手的问题，其中以稀土镁合金的凝固过程分析为典型，因为稀土相一般高于500℃就已形成。目前合金的凝固过程的热分析仪器主要有示差热分析仪(DTA)和差式扫描量热仪(DSC)，其中DSC热分析仪结果较精确。但是这两种常规的热分析仪器均不适合镁合金凝固过程的分析。其原因在于一旦镁合金分析样品超过500℃，会在仪器中发生剧烈燃烧，轻者影响测量结果，重者损坏贵重的测量仪器。这是由于目前这些仪器所提供的保护气氛为N₂和Ar气，而在高温下这些气体对镁合金均不能起到很好的保护作用。因而，目前的热分析实验室所提供的镁合金热分析装置不超过450℃，不能全程跟踪镁合金的凝固过程。另外，镁合金在添加稀土元素后，所得新相的放热峰有时与原合金组成相放热峰相互叠加，无法区分。鉴于上述原因，本发明提供一种测量稀土镁合金新相形成温度区间的热分析装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种稀土镁合金凝固过程的热分析装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种稀土镁合金凝固过程热分析装置，其特征在于：所述装置包括试样加热系统，保护气体输送系统，温度控制系统，熔体点温度探测系统以及数据处理系统；所述试样加热系统通过紫铜管与所述保护气体输送系统相连接；所述温度控制系统通过热电偶、温控开关与所述试样加热系统相连接；所述熔体点温度探测系统通过穿过炉盖的镍铬-镍硅热电偶丝与所述试样加热系统相连接；所述数据处理系统通过导线与所述熔体点温度探测系统相连接。

一种优选技术方案，其特征在于所述试样加热系统包括一个电阻炉3，两个坩埚5和8，坩埚内壁涂有隔离涂层，坩埚5和8用绝热层9隔开，坩埚电阻炉3上方有一个圆形炉盖，炉盖上设有四个大小不等的圆孔，分别用于热电偶导线、CO₂+SF₆进气管通过。

一种优选技术方案，其特征在于所述的保护气体输送系统为安装在所述炉盖上的管道1(其一端位于电阻炉内，另一端与气源相连接)，所述保护气体为混合气体，通过该管道输送到电阻炉3中。

一种优选技术方案，其特征在于所述混合气体的流量比为SF₆:CO₂＝1：100-1.2：98(体积比)，气压为0.3-1.0Kg/cm²，试验过程中连续送气(优选值为0.7Kg/cm²)。

一种优选技术方案，其特征在于所述的温度控制系统包括热电偶6，其一端位于绝缘层9的上方，另一端与控制柜相连接，用来调节电阻炉内的温度。

一种优选技术方案，其特征在于所述的熔体点温度探测系统包括两根镍铬-镍硅热电阻丝2，其一端分别与坩埚5和8中的熔体接触，另一端与采集卡相连接，分别对坩埚5和8内熔体点温度进行探测。

一种优选技术方案，其特征在于所述的镍铬-镍硅热电偶丝2的直径均为0.2mm，热电偶丝2外采用外径为2mm的双孔陶瓷管套住以减少热电偶丝2本身对测量温度的影响，热电偶丝2外接导线与数据采集模块相连接，将温度信号传送至TDA8ActiveX control(OCX)数据采集模块。

一种优选技术方案，其特征在于所述的数据处理系统包括一OCX数据采集模块、一微型计算机及其相应的软件系统，所述OCX数据采集模块插在微型计算机后面的并行接口上。

本发明的稀土镁合金凝固过程热分析装置的实验步骤如下：

将相同重量的待测稀土镁合金试样和参比镁合金试样，分别放入相同规格的小钢质坩埚5和8中，在电阻炉中加热至熔化，加热与冷却过程在(SF₆+CO₂)混合气体的保护下进行；待两坩埚中样品彻底熔化并趋同于720℃，电阻炉断电冷却，坩埚5和8中的熔体随炉冷却，镍铬-镍硅热电偶丝将热电信号传递给OCX数据采集系统，数据采集系统每隔0.05秒记录一次熔体冷却温度。