[发明专利]一种测试材料耐低熔点金属液相动态腐蚀性能的系统在审
申请号: | 201710079674.9 | 申请日: | 2017-02-14 |
公开(公告)号: | CN106841018A | 公开(公告)日: | 2017-06-13 |
发明(设计)人: | 尹付成;刘新;欧阳雪枚;胡静娴 | 申请(专利权)人: | 湘潭大学 |
主分类号: | G01N17/00 | 分类号: | G01N17/00 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 411105 湖南省*** | 国省代码: | 湖南;43 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 测试 材料 熔点 金属 动态 腐蚀 性能 系统 | ||
技术领域
本发明涉及金属液相动态腐蚀测试系统,具体涉及一种低熔点金属液相动态腐蚀测试方法及装备。
背景技术
在当今工业领域,对液态金属熔池、传输管道、模具以及其他处理工具的需求日益增长。这些与液态金属直接接触的结构件往往承受着高温液态金属的腐蚀,导致这些材料失效而需要不断地更换,并由此产生能源浪费,同时还影响和降低了生产效率。近年来,诸多文献报道了铝、钢、锌、镁、镓、铅、锂金属等及其合金的熔体对金属材料的腐蚀。其中,许多低熔点金属,如锌液由于其高的化学活性及亲和力,几乎能和所有的金属及其氧化物发生化学反应,使其成为最具侵蚀性的金属熔体之一。因此,在熔锌铸造、热浸镀锌及锌合金复合材料制造等行业,锌液腐蚀造成坩埚和铸模等重要零部件失效,引发出众多安全事故。目前,锌液腐蚀引起接触设备失效已成为锌工业生产过程中的难题之一,类似的情况在铝、铅等工业生产中也同样存在。
针对以上问题,国内外材料研究工作者设计出了许多新型材料,如陶瓷、复合、纳米材料以及高熵合金等,试图解决低熔点金属在工业生产中所面临的腐蚀磨损问题。然后,新设计的材料在正式投产之前,必须经过漫长而繁琐的性能测试。通过性能测试筛选合适的材料,已成为开发新型耐腐蚀性材料的关键技术,同时也具有良好的经济效益。而在材料耐液态金属腐蚀性能测试方面,国内外普遍采取静态腐蚀金属液浸泡试样的方式获取数据,其实验结果与生产线上设备的实际腐蚀情况存在较大差距;而势力雄厚的企业,利用昂贵的高温高压釜进行动态腐蚀性能测试,能较真实地反映实际生产过程中的腐蚀情况,但其也仅仅考虑了温度、液态金属的流动对材料的腐蚀,而忽略了自身试样的运动状态对腐蚀的影响。
因此有必要提供一种技术手段以解决材料腐蚀性能测试方面存在的问题。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种成本低、可操作性强、准确度高、控制方便的低熔点金属液相动态腐蚀性能测试系统,以解决现有测试系统存在的缺陷和不足。
为了达到上述目的,本发明是采取如下技术方案予以实现的:
一种利用压铸工艺测试材料耐低熔点金属液相动态腐蚀性能的系统,其包含试样制备及安装、参数控制、动态腐蚀过程控制、腐蚀试样制备及腐蚀性能表征等模块。
本发明进一步的改进在于:一种测试材料耐低熔点金属液相动态腐蚀性能的装置,通过调整压铸机工艺参数和一种新设计的压铸模具,实现低熔点金属液相动态腐蚀性能测试中腐蚀介质、温度、腐蚀周期、流速、运动状态等参数的控制。
本发明进一步的改进在于:在新设计的压铸模具中,安装于压铸模具中的测试试样可以根据需要采取不同的截面形状(曲面、平面、螺纹),并可通过外装电机实现试样的旋转运动。
本发明进一步的改进在于:在新设计的压铸模具中,可根据ProCAST仿真结果将测试试样灵活安装分布于直浇道、横浇道以及浇口等具有不同流动速度和流动状态的位置。
本发明中,利用热室压铸机成型合金种类以及参数控制系统,实现腐蚀介质种类、温度、压力等参数的调节;腐蚀试样被安装于模具浇注系统不同部位,将获得不同的金属液流速;腐蚀试样与金属液接触的截面采取不同的形状,将更真实反映零部件形状和尺寸对腐蚀性能影响的规律;连接于旋转试样安装棒尾部的电机,为试样与金属液的相对旋转运动提供不同的转速;安装于模具直浇道和横浇道附近的加热电阻丝以及铸件附近的冷却水管将控制试样的腐蚀温度偏差,并对腐蚀周期长短进行调整。
腐蚀试样在浇注系统中的位置分布,将依据以下原则进行设计:在横截面积较大的横浇道上按照离直浇道距离由近及远的顺序安装承受流速逐步减慢、温度逐步降低、以层流方式为主的金属液腐蚀试样;而在内浇口位置安装流速较快、主要承受紊流流动状态的腐蚀试样。
腐蚀试样通过旋转安装棒尾部的旋转电机,可实现试样与金属液之间的逆时针、顺时针运动,其旋转速度可调范围为:0~30转/分。
腐蚀试样的截面形状可以根据实际工况制备成圆柱面、单平面、双平面和螺纹面四种类型。
附图说明
图1是利用压铸工艺测试材料耐低熔点金属液相动态腐蚀性能系统的流程图。
图2是腐蚀测试试样不同截面形状示意图。
图3是测试材料耐低熔点金属液相动态腐蚀性能模具的结构示意主视图。
图4是测试材料耐低熔点金属液相动态腐蚀性能模具的结构示意俯视图。
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