[发明专利]材料高温无压力电学性能测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温无压力电学性能测量系统。

背景技术

高温测量一般是指锑凝固点(630.74℃)以上的温度测量，随着现代科学技术的进步，高温环境对材料提出了更高的要求。然而，在研究高温材料的过程中，材料的高温性能测试至今是困扰研究人员的一个问题。一方面测量温度不高，市场上所见的大部分位于500℃以下。另一方面，由于高温的影响，接触式测量高温物质的电学性能时，电极接触电阻变化不一致问题难以解决。还有一个重要的原因，有些材料高温下有压电效应，传统的测试方法中试样夹具给材料带来的压力会影响材料的真实性能，对实验结果造成较大影响。因此，研制一种能提供高温、无压力的测量环境且实验过程中试样与电极接触良好的物体电学性能测量设备成为一个急需解决的问题。参见：文献1张可村.工程优化的算法与分析.西安交通大学出版社1989；文献2张明张玲.高温金属电导率的测量研究计量技术2002No.6。

发明内容

鉴于现有技术的以上缺点，本发明的目的在于，研制一种高温环境电学测量系统，使之能在高温下提供一种没有压力的测量试样电学性能(尤其是材料高温下的阻抗、伏安特性)的环境。该系统能准确控制某一温度且测试过程中电极与试样能接触良好。本发明的目的是通过以下手段实现的。

材料高温无压力电学性能测量系统，在高温下实现材料的电学性能的无压力测量，在炉式加热系统中设置一改善被测试样与监测电极接触条件的液态电极夹持机构；所述液态电极夹持机构为一对垂直相对的铂电极组成，其中上电极为螺旋丝状电极，下电极为盘状电极；上电极通过上电极套引出炉外，下电极置于样品台上通过下电极套引出炉外。

采用如上的设计，本发明能提供一种控温准确、无压力的电学性能进行测量的环境。实验证明其在对试样进行测量时压力≤0.3Pa，基本无压力；室温下连续升温时15min可达1100℃且在任一设定温度点与实际值误差在±1℃范围内；测量过程中不引入杂质原子且稳定性能好。

上述的电学性能测量系统的炉体是由石英焊接而成的耐高温内层和硅酸铝、不锈钢(1cr25ni20si2)的外层组成。这样就能使系统有好的温控能性。

附图说明

图1是系统装配图，图中1为铝质电极套，2为不锈钢(1cr25ni20si2)外壳，3是硅酸铝保温棉保温层，4石英质内壳，5上电极，6下电极，7热电偶，8样品台，9电热丝，10蛇形石英管，11氧化铝隔热管。

图2是铂丝绕制成的矩形螺旋状下电极外观图。

图3为铂质多层盘状下电极外观图。

图4是测量原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的详细说明。

由图1和图2可看到，用石英、硅酸铝、电热丝、不锈钢(1cr25ni20si2)按图1加工成炉体。在石英盖的铝质电极套孔中插入铂质上电极。在样品台电极孔上安装铂质下电极。热电偶、电热丝接到温控器上，上下电极接到测量试样电学性能所需仪表上，这样测试最高温度为1100℃。

在炉式加热系统中设置一改善被测试样与测量电极接触条件的液态电极夹持机构；所述液态电极夹持机构为一对垂直相对的铂电极组成，其中上电极5为螺旋丝状电极，下电极6为螺旋盘状电极(如图3)；上电极通过上电极套1引出炉外，下电极置于样品台8上通过下电极套引出炉外。考虑到电极贵金属使用的经济性，上电极采用为矩形螺旋状，这样的形状使上电极在悬垂状态时与液态镓有更合理的浸没接触梯度。

图4表达了本发明系统的测试过程：将待测样品12制备成有两个平行平面的圆片或圆柱状，在本实施例中采用高1.0mm，直径15mm的圆柱状样品，涂上铟镓混合物电极，用滴管取液态镓13(约0.1g)涂于试样12的一面，然后将此面朝下放于样品台中央的下电极上。再用滴管取液态镓(约0.3g)涂于试样的另一面。将上电极插入试样上面的镓电极中，就可实现试样与电极的无压力接触。