[发明专利]镁合金熔体凝固晶粒尺寸的热分析检测方法与装置

权利要求书

1.一种镁合金熔体凝固晶粒尺寸的热分析检测方法，其特征在于：在镁合金熔铸现场，采用定量镁及镁合金熔体，将其浇注入稳定散热的取样杯中冷却，在镁合金熔体冷却的过程中，采用两根热电偶分别测定凝固过程熔体中心和边沿的温度，用温度采集装置采集温度数据，计算机程序记录熔体凝固过程熔体中心和边沿温度随时间的变化，热分析检测方法步骤如下：

第一步，建立中心热电偶的热分析冷却曲线和边沿热电偶的热分析冷却曲线；

第二步，求出两条冷却曲线温度随时间变化的差值，根据该差值确定熔体凝固过程中的枝晶相干点温度；

第三步，对中心热电偶的热分析冷却曲线求导，得出其冷却速率曲线，再利用牛顿基线法确定该冷却速率曲线的基线，通过积分计算得出该冷却曲线和基线之间的面积，从而得出熔体在凝固过程中固相分数与温度的关系曲线，

第四步，通过固相分数与温度的关系曲线，确定枝晶相干点的固相分数

第五步，将所得枝晶相干点固相分数与该合金系的标准枝晶相干点固相分数进行对比，根据越大，表明其晶粒尺寸越小的原理，判定变质处理、晶粒细化处理或添加合金元素对镁合金晶粒尺寸的细化或粗化效果。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：采用计算机实现热分析过程数据记录和数据分析；计算机将温度采集装置采集的数据记录存档，将数据导入到数据分析软件，通过数据分析软件确定枝晶相干点固相分数并与标准值比较，进而判定变质处理、晶粒细化处理或添加合金元素对镁合金晶粒尺寸的细化或粗化效果。

3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：在熔炼现场，严格控制镁合金的冶炼工艺、合金元素添加工艺及变质处理工艺，热分析检测首先预热取样杯，待镁合金熔体温度降至检测温度时，将镁合金熔体倒入取样杯中，然后按照预定冷却方式冷却；所述检测温度，其范围在液相线温度至浇注温度以上200℃之间。

4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于：所述取样杯预热方法为长时间置于预热炉中，或浸泡在熔融的熔剂中；预热温度为50～900℃，所述熔剂为镁合金熔炼专用的熔剂，熔剂温度400～900℃。

5.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于：所述预定冷却方式为空冷、炉冷、水冷、油冷或盐浴冷却，冷却速率为0.01～50℃/s。

6.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：该检测方法适用于镁及各种镁合金的不同处理方法；所述处理方法为过热处理、碳变质、Zr变质或添加合金元素和中间合金的熔体处理过程；所述镁合金包括含Al系镁合金和无Al系镁合金。

7.一种如权利要求1-6任一所述检测方法的专用装置，其特征在于：该装置包括取样杯、温度采集装置、计算机记录和分析系统；所述温度采集装置包括边沿热电偶、中心热电偶和模数转换器；各部分连接关系为：模数转换器的输入端口分别同边沿热电偶和中心热电偶相连接，模数转换器的输出端口接入计算机记录和分析系统；其控制过程如下：取样后温度采集装置开始采集数据，同时计算机记录和分析系统将数据记录存档，待熔体凝固完毕，将数据导入到计算机记录和分析系统中的数据分析软件，计算输出结果。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述取样杯包括上盖、底座和杯桶；上盖和底座为绝热耐火材料，杯桶材料为铜、不锈钢、石墨或陶瓷。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述取样杯为圆筒形，取样杯上盖的中心和边沿各有一个孔，中心热电偶穿过上盖中心的孔，边沿热电偶穿过上盖边沿的孔，中心热电偶和边沿热电偶固定在同一高度。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：所述中心的孔位置为杯桶正中心，边沿的孔位置为与杯桶内壁相切。