[发明专利]一种利用高温蠕变仪测试合金固液两相区流变学特性的方法

说明书

一种拉伸剪切流变仪及利用拉伸剪切流变仪测试合金固液两相区流变学特性的方法，它涉及一种拉伸剪切流变仪及利用拉伸剪切流变仪测试合金固液两相区流变学特性的方法。本发明目的是为了提高现有合金固液两相区流变性能测试方法的精度和效率。拉伸剪切流变仪由拉杆、定位销、上端盖、坩埚、高铝纤维和下端盖组成。然后将熔炼好的金属液加入到流变仪中，冷却制成流变测试试样，最后在高温蠕变仪上测试合金熔体的蠕变特性，得到合金处于固液两相区的流变特性。本发明能够更为准确地测量合金处于固液两相区的流变学特性，而且该方法只需要自己制备试样，所用到的加载装置和加热装置均在高温蠕变仪上实现，方法简单易控，易于推广。

技术领域

本发明涉及一种拉伸剪切流变仪及利用拉伸剪切流变仪测试合金固液两相区流变学特性的方法。

背景技术

目前，流变学测试方法有很多，对于低粘度的流体可以采用同心转筒式粘度计，毛细管粘度计，流杯法测量其流变性能；对于粘度很高或者粘弹性很强的样品时，可以采用平行板式和落球式剪切流变仪。

对于合金固液两相区这种高温、高粘度、高屈服应力的粘弹塑性体的流变性能的测试现在主要有两种方法：一种是同心转筒式粘度计流变性能测试方法，该方法适合于测量合金表观粘度，但这种合金流变性的研究方法有一定局限性，因在流变性测试过程中合金的树枝晶极容易被打碎，故在相同固相分数下合金的表现粘度会显著下降，而在大多数铸造场合，凝固过程中析出的固相都为树枝晶，其流变性有很大差别，故这种研究结果不能用来指导常规铸造条件下的研究；其次这种测试方法也不能用来建立半固态合金的复杂流变性能机械模型。另一种合金固液两相区流变性能的测试方法是由前苏联卡西尔哲夫发明的，他将铸造铝硅合金液放入表面带有锯齿的石墨坩锅中，在坩锅中心部位插入一齿形石墨薄片,当薄片上端作用一不变应力时，合金液出现流动。由此通过对测得的铝硅合金的时间-应变曲线的分析，建立了铝硅合金半固态流变性能的五元件机械模型相应的本构方程。哈工大李庆春、刘弛、陈魁英等在卡西尔哲夫的装置上进行改进，配备了计算机数据采集、绘图系统。由于石墨片的强度低，不便于施加载荷，容易损耗，所以李庆春等人将石墨片和石墨坩埚换成了不锈钢材料，并用该装置测量了Al-5.14％Cu合金的流变性能。法国格勒诺布尔国立理工学院的Olivier Ludwig为了解决连续铸造中的流变学问题而将卡西尔哲夫的装置中的薄片换成了圆柱，这样更有利于解决合金熔体处于高固相率、低剪切速率和小变形条件下的流变学问题。并将该装置用于Al-8wt％Cu合金的流变学测量中，获得较好结果。但该方法不适合用于处理低固相率的半固态流变学问题，因为熔体很容易与拉杆发生相对滑动，测量的位移比真实值偏大，而且Olivier Ludwig的计算方法也比较粗略。

鉴于以上原因，急需设计一种能够比较准确的测量合金在整个固液混合区间的流变性能的方法。

发明内容

本发明目的是为了提高现有合金固液两相区流变性能测试方法的精度和效率，而提供一种拉伸剪切流变仪及利用该装置测试合金固液两相区流变学特性的方法。

本发明中拉伸剪切流变仪由拉杆1、定位销2、上端盖3、坩埚4、高铝纤维5和下端盖7组成；所述坩埚4的上端口设置有上端盖3，坩埚4的下端口设置有下端盖7；所述拉杆1的上端设置有M16×6H的螺纹，所述拉杆1的上部设置有一个凸台并在凸台上打两个孔，所述上端盖3上设置有与凸台上的两个孔相配合的孔，并通过定位销2形成间隙配合，所述上端盖3的中心还开有通孔，所述拉杆1的下部穿过上端盖3的通孔设置在坩埚4内并与下端盖7的上表面接触，所述拉杆1上的凸台卡在上端盖3的上表面；所述下端盖7的下端设置有固定杆，所述固定杆上设置有M16×6H的螺纹；所述拉杆1的下部外表面和坩埚4的内表面均开有若干个沟槽；所述拉杆1沿轴向在中心位置开有一个通气孔并在拉杆1的侧面开孔与大气连通，所述通气孔内设置有高铝纤维5。

利用拉伸剪切流变仪测试合金固液两相区流变学特性的方法具体是按以下步骤进行：

一、在拉杆1的外表面和坩埚4的内表面涂上一层涂料，并在温度为150℃的条件下将涂料烘干；