[发明专利]合金凝固同步辐射成像静磁场复合直流电作用装置及实验方法

权利要求书

1.一种合金凝固同步辐射成像静磁场复合直流电作用装置，其特征在于，包括：供电电路和微型加热炉；

所述微型加热炉为具有设定容置空间的腔体，所述微型加热炉腔体内设置有加热单元，所述微型加热炉相对的两个侧壁上分别设置有通光孔，两个所述通光孔轴线重合，所述微型加热炉设置有通光孔的两个侧壁的外侧设置有永磁铁；所述微型加热炉内设置有用于固定样品的样品支架，所述样品支架设置的位置能使透过两个通光孔的X射线垂直照射在样品所在平面上；

所述供电电路包括直流电发生装置、电极，两个所述电极分别可拆卸固定在样品两端，两个所述电极通过线路与直流电发生装置连接。

2.根据权利要求1所述合金凝固同步辐射成像静磁场复合直流电作用装置，其特征在于，所述微型加热炉的加热单元为珀尔帖元件或电阻加热元件。

3.根据权利要求1所述合金凝固同步辐射成像静磁场复合直流电作用装置，其特征在于，所述微型加热炉侧壁上设置有冷却单元。

4.根据权利要求3所述合金凝固同步辐射成像静磁场复合直流电作用装置，其特征在于，所述冷却单元为设置在加热炉侧壁内的循环水路。

5.根据权利要求1所述合金凝固同步辐射成像静磁场复合直流电作用装置，其特征在于，所述微型加热炉两个侧壁上的永磁铁为环形永磁铁，所述两块永磁铁的NS极设置需保证两块磁铁相互吸引，所述环形永磁铁轴线与通光孔轴线重合。

6.根据权利要求1所述合金凝固同步辐射成像静磁场复合直流电作用装置，其特征在于，所述电极为铝箔电极。

7.一种合金凝固同步辐射成像静磁场复合直流电作用的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)微型加热炉的安装：将所述微型加热炉放置在实验平台上，调整微型加热炉位置保证两个通光孔与同步辐射X射线、CCD探测器在同一轴线上；

(2)样品制备：将薄片状样品放置在用以限制熔体流动的中空云母片中间，将两个电极分别固定在样品的两端，采用两块陶瓷片将放置有样品的云母片夹紧，并用耐高温胶将两块陶瓷片四周进行密封；

(3)样品的安装及直流电施加：将放置有样品的陶瓷片夹持在样品支架上，并将样品支架固定在加热炉中，使透过通光孔的X射线能垂直照射在样品所在平面上；连接电极与直流电发生装置；

(4)样品熔化及凝固：打开同步辐射X射线光闸，设定成像参数，开启冷却单元，启动加热单元开始熔化样品，使样品完全熔化，采用功率降低方法或切断电源方法对样品进行冷却，降温的同时启动直流电发生装置，采用不同方向的电流与静磁场复合可使样品内产生水平方向或竖直方向上的洛伦兹力，采用不同方向的温度梯度，通过同步辐射X射线成像系统实时、原位观察样品凝固过程中重力、洛伦兹力、温度梯度对枝晶生长及界面前沿溶质分布的影响；

(5)结束实验：样品凝固结束后，关闭加热炉及直流电电源，关闭同步辐射X射线光闸，完成实验。

8.根据权利要求7所述合金凝固同步辐射成像静磁场复合直流电作用的实验方法，其特征在于，步骤(2)所述样品制备包括以下步骤：将厚度为100-200μm、宽度与长度在20mm×20mm以内的薄片状样品放置在用以限制熔体流动的中空云母片中间，将两个电极分别固定在样品的两端，然后用两块陶瓷片将放置有样品的云母片夹紧，并用耐高温胶将两块陶瓷片四周进行密封，将陶瓷片夹紧固定在样品支架上。

9.根据权利要求7所述合金凝固同步辐射成像静磁场复合直流电作用的实验方法，其特征在于，步骤(4)中将合金样品加热至其熔点以上20-50℃，并保温10-30min使样品完全熔化。