[发明专利]微重力条件下悬浮大尺寸金属液滴的快速凝固系统与方法

权利要求书

1.一种微重力条件下悬浮大尺寸金属液滴的快速凝固系统，其特征在于，包括：

真空腔体(80)，其包括从上到下依次连接的电磁悬浮腔体(81)、微重力腔体(82)和快速液淬腔体(83)；

悬浮感应加热装置(70)，其包括悬浮感应线圈(71)和高频感应电源(72)；所述悬浮感应线圈(71)螺旋绕制形成中空圆锥体，以中空圆锥体的尖端朝下的方式设于所述电磁悬浮腔体(81)内部，所述悬浮感应线圈(71)用于对合金样品进行加热熔融和悬浮；

所述微重力腔体(82)为中空管体，对应设在所述悬浮感应线圈(71)的下方，与所述电磁悬浮腔体(81)连通；微重力腔体(82)提供合金样品自由下落空间，使其获得微重力；

运动探测装置(50)，用于对在所述微重力腔体(82)中进行下落运动的合金样品的温度及形态进行连续动态采集；

所述运动探测装置(50)设于所述微重力腔体(82)的外部，其包括探测器(50d)、固定架(50b)、滑轨(50c)和驱动装置(50a)；所述探测器(50d)通过固定架(50b)连接在所述滑轨(50c)上，所述驱动装置(50a)驱动所述固定架(50b)沿所述滑轨(50c)以一定速度上下移动；所述探测器(50d)朝向所述微重力腔体(82)设置，所述微重力腔体(82)与所述探测器(50d)靠近的一侧设有若干检测窗(C)；

快速液淬装置(60)，其设于所述快速液淬腔体(83)内；快速液淬装置(60)设有淬火冷却介质(62)，用于将落入到所述淬火冷却介质(62)中的合金样品进行快速液淬凝固。

2.根据权利要求1所述的快速凝固系统，其特征在于，所述微重力腔体(82)为中空圆柱形管体，其高度为200-1500mm，使合金液滴在下落过程中获取微重力；所述电磁悬浮腔体(81)的直径为200-450mm，高度为200-450mm。

3.根据权利要求1所述的快速凝固系统，其特征在于，所述快速凝固系统还包括送样装置(90)，其对应设在所述电磁悬浮腔体(81)中，所述电磁悬浮腔体(81)的一侧设有样品放置窗(A)；

所述送样装置(90)包括送样杆(91)、连接杆(92)、控制杆(93)；所述控制杆(93)竖直方向固定在所述电磁悬浮腔体(81)中且其上部末端伸出至电磁悬浮腔体(81)的外部，控制杆(93)的下部末端连接水平方向的连接杆(92)的一端，所述连接杆(92)的另一端连接呈竖直向上设置的送样杆(91)。

4.根据权利要求1所述的快速凝固系统，其特征在于，所述快速凝固系统还包括吹气冷却装置(20)，用于对悬浮在悬浮感应线圈(71)中间的合金样品进行吹气冷却至预定温度。

5.根据权利要求4所述的快速凝固系统，其特征在于，所述吹气冷却装置(20)包括喷嘴装置(21)和输气管(22)，所述喷嘴装置(21)设于所述悬浮感应线圈(71)的正上方，所述喷嘴装置(21)包括一个喷嘴盘(21a)，在所述喷嘴盘(21a)的四周边缘等距离分布有4至8个喷嘴(21b)，所述喷嘴(21b)向所述喷嘴盘(21a)的中心倾斜，使喷出的气流向所述喷嘴盘(21a)的中轴线上聚集；所述输气管(22)与惰性气体气源(23)相连接。

6.根据权利要求1所述的快速凝固系统，其特征在于，所述快速凝固系统还包括样品温度监测装置(30)，其包括非接触式温度传感器(31)，所述非接触式温度传感器(31)设于所述电磁悬浮腔体(81)的顶部上方；所述电磁悬浮腔体(81)的顶部设有视窗(B)，所述非接触式温度传感器(31)透过所述视窗(B)，用于实时探测合金样品的温度。

7.根据权利要求6所述的快速凝固系统，其特征在于，所述运动探测装置(50)包括两组，一组设于所述微重力腔体(82)的左侧，另一组设置所述微重力腔体(82)的右侧，所述微重力腔体(82)的左右两侧分别设有若干检测窗(C)；其中左侧的运动探测装置(50)的探测器(50d)为红外测温仪，右侧的运动探测装置(50)的探测器(50d)为高速CCD，借此分别通过设置在微重力腔体(82)两侧的检测窗(C)观察和探测样品的温度及形态变化信息。