[发明专利]液态金属浸渗可视化控制方法及其专用装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种可视化控制方法，特别涉及液态金属浸渗可视化控制方法。还涉及液态金属浸渗可视化控制装置。 

背景技术

参照图3，文献“专利号为ZL 00242901.2的中国专利”公开了一种可模拟高温条件下孔隙介质中渗流动态的方法。在其所用装置的顶面和底面中部设有观察窗4和照明窗6，观察窗上部安装显微摄像机5，照明窗下部安装反射镜11和光源10，利用透明微模型8模拟多孔介质孔隙结构并将其固定在观察室内。模型的出入口与观察室外的高温容器3、微量驱动泵1、回压调节器15连接，观察室的温度通过恒温油浴调节，压力由高温计量泵13控制，从而实现常温常压和高温高压条件下孔隙介质中的渗流动态模拟。 

该方法是通过透明微模型来模拟高温条件下孔隙介质中渗流动态，由于其采用透明的微模型模拟多孔介质的孔隙结构，因而只能对真实浸渗过程进行模拟测量，无法直接对流体在多孔介质预制体中的实际渗流情况进行直观可视化测量，也不能实现浸渗过程的在线反馈控制；同时利用该装置也无法得到浸渗过程内部面场上的全部温度信息。 

发明内容

为了克服现有技术无法实现对液态金属在多孔介质预制体内部浸渗过程的直接观测及在线控制的不足，本发明提供一种液态金属浸渗可视化控制方法，该方法利用液态金属在多孔介质中浸渗可视化的专用装置，可以实现对浸渗过程的实时控制，同时可直观地获得液态金属在多孔介质预制体中浸渗过程温度场分布和浸渗前沿的流动状态的红外热图像。 

本发明还提供液态金属浸渗可视化控制方法专用装置。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种液态金属浸渗可视化控制方法，其特点是包括下述步骤： 

(a)制备与套筒配合的斜面预制体，经低温烘干、烧结； 

(b)将步骤(a)制备的斜面预制体放置在浸渗腔中，确保预制体的斜面与套筒斜面紧密接触；不锈钢坩埚中放置AZ91D镁合金，启动温度控制系统，使不锈钢坩埚的温度到达820±5℃，融化镁合金，并保温30～40分钟； 

(c)启动抽真空系统，对浸渗腔体抽真空，当真空度到达0.095Mpa时，停止抽真空； 

(d)启动红外热像仪，利用IEEE1394火线传输套筒斜面温度场的数字信号，通过图像采集处理系统获得套筒斜面温度场的热图像，并对获得的图像进行处理； 

(e)通过浸渗控制系统调节电气比例阀输入电压值来控制不锈钢坩埚腔内惰性气体的压力，使之介于0.1～0.5MPa，熔融镁合金向上渗流进入预制体内部，保压10～20s；与此同时，利用图像采集处理系统观察渗流过程套筒斜面红外热图像的变化情况，通过对热图像的分析，在浸渗不完全的情况下通过浸渗控制系统改变坩埚腔内的真空度并调节电气比例阀的输入电压值来改变坩埚腔内的气体压力，或者通过温度控制系统调节温控仪升高金属液的温度，使浸渗过程顺利进行，实现浸渗过程的实时控制。 

一种上述液态金属浸渗可视化控制方法专用装置，其特点是包括渗流腔盖、坩埚、加热单元、抽真空系统、浸渗腔以及套筒，浸渗腔为三台式结构，套筒底面为斜面形状，浸渗腔置于坩埚里，套筒置于浸渗腔里，套筒的外径与浸渗腔内径等大，套筒上的凸台卡在浸渗腔的凹台上，浸渗腔上部腔体固定套筒，下部腔体用来放置预制体；渗流腔盖的凸台上开有与套筒大小相同的通孔，渗流腔盖压紧套筒，套筒的斜面与预制体的斜面紧密接触，渗流腔盖、浸渗腔、坩埚的法兰盘上均匀分布8个螺栓孔，三者之间采用螺栓连接；套筒与浸渗腔之间通过石墨纸进行密封；坩埚用来熔炼金属，与渗流腔盖、浸渗腔通过螺栓连接后放置于加热单元内；通过加热单元间接实现对纤维预制体的预热，通过抽真空系统和浸渗控制系统实现金属液在纤维预制体中的浸渗。 

本发明的有益效果是：由于利用液态金属在多孔介质中浸渗可视化的专用装置，真实地反映了液态金属在多孔介质预制体中的流动状态，浸渗控制系统实现了对浸渗过程的实时控制，图像采集处理系统实现了对浸渗过程的可视化观测。通过图像采集处理系统获得的直观图像信息可以深入研究液态金属在多孔介质预制体中的渗流规律，进而掌握真实的浸渗过程，为采用浸渗方法制备金属基复合材料的工艺奠定理论基础，从而更好地指导现有的金属基复合材料制备工艺，解决影响复合材料制件性能的关键问题。 

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。 

附图说明

图1是本发明液态金属浸渗可视化控制方法专用装置结构示意图。