[发明专利]一种接触式金属半固态触变特性测量装置及其测量方法

权利要求书

1.一种接触式金属半固态触变特性测量装置，其特征在于，包括外壳(1)和测量探针(2)，外壳(1)的内侧壁上设置有若干加热元件(11)，外壳(1)底部与底座(12)连接，所述测量探针(2)通过支架(24)安装于外壳(1)上侧，支架(24)的下端连接有电动推杆(241)；测量探针(2)包括针体(21)，针体(21)的下端呈锥形，针体(21)的上端通过传递弹簧(22)与压力传感器(23)连接，压力传感器(23)与支架(24)连接；

所述加热元件(11)依次与加热控制器(3)和计算机终端(4)连接，所述压力传感器(23)和电动推杆(241)分别与计算机终端(4)串联。

2.根据权利要求1所述的接触式金属半固态触变特性测量装置，其特征在于，所述测量探针(2)包括用于包裹压力传感器(23)、传递弹簧(22)和针体(21)的套筒(25)。

3.根据权利要求2所述的接触式金属半固态触变特性测量装置，其特征在于，所述套筒(25)的材质为金属陶瓷复合材料。

4.根据权利要求1所述的接触式金属半固态触变特性测量装置，其特征在于，所述底座(12)为耐火砖。

5.根据权利要求1所述的接触式金属半固态触变特性测量装置，其特征在于，所述加热元件(11)为电阻丝或电磁感应线圈。

6.一种采用权利要求1至5任一所述的接触式金属半固态触变特性测量装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将金属坯料(5)放置于底座(12)上，通过计算机终端(4)控制电动推杆(241)调整支架(24)的高度，直至针体(21)位于金属坯料(5)上端；

S2、控制加热控制器(3)对金属坯料(5)进行加热，使金属坯料(5)处于半固态，保持加热元件(11)的温度，并通过计算机终端(4)记录此时的温度；

S3、再次控制电动推杆(241)带动支架(24)移动，并使针体(21)以恒定的加载速率在金属坯料(5)表面进行穿刺；

S4、采用压力传感器(23)记录针体(21)受到的压力，并传输到计算机终端(4)；

S5、对比记录的压力与数据库中的数据，得到此时半固态金属坯料(5)的液相率。

7.根据权利要求6所述的接触式金属半固态触变特性测量方法，其特征在于，所述数据库的建立方法包括如下步骤：

S1、通过差示扫描量热法获得金属坯料(5)的DSC曲线，计算其液相率与温度的对应关系；

S2、在金属坯料(5)加热过程中，加热到设定温度并保持稳定，然后通过测量探针(2)施加恒定速率的穿刺，将记录最大应力标记为触变强度；

S3、升高加热元件(11)的温度或延长保持同一温度时间，使再次测试并记录触变强度；

S4、重复步骤S2、S3，并根据温度和数据的变化关系，建立温度、触变强度、液相率的关系数据库。

8.根据权利要求6所述的接触式金属半固态触变特性测量方法，其特征在于，所述通过差示扫描量热法获得金属坯料(5)的DSC曲线，计算其液相率与温度的对应关系的方法包括如下步骤：

S1、通过差示扫描量热法获得金属坯料(5)的DSC曲线，读出材料的固相线和液相线温度；

S2、根据固相线和液相线温度，计算液相率：

其中，f_l为液相率，T_S、T_L分别为固相线和液相线温度。

9.根据权利要求8所述的接触式金属半固态触变特性测量方法，其特征在于，所述控制加热控制器(3)对金属坯料(5)进行加热，使金属坯料(5)处于半固态中，判断金属坯料(5)处于半固态的方法包括如下步骤：

S1、根据差示扫描量热法获得金属坯料(5)的DSC曲线，读出材料的固相线和液相线温度；

S2、控制加热控制器(3)对金属坯料(5)进行加热，使材料加热到固相线温度和液相线温度之间。