[发明专利]一种氧化模拟实验装置及实验方法有效

专利信息
申请号: 202110221962.X 申请日: 2021-02-28
公开(公告)号: CN113219121B 公开(公告)日: 2022-09-27
发明(设计)人: 胡松松;贺迟;李政道;白伟民;欧阳雪枚;胡静娴;王鑫铭;尹付成 申请(专利权)人: 湘潭大学
主分类号: G01N31/00 分类号: G01N31/00
代理公司: 西北工业大学专利中心 61204 代理人: 慕安荣
地址: 411100 湖南*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 一种 氧化 模拟 实验 装置 方法
【说明书】:

一种氧化模拟实验装置及实验方法,氧化模拟实验装置中的冷却筒位于炉体内,液态的低熔点合金盛放在该冷却筒内;在该冷却筒的上表面安置有隔热板。在该隔热板的上表面安放有加热体和保温层,并使该加热体位于保温层内;坩埚安装在位于加热体内的试样升降杆的上端。两个热电偶分别穿过保温层进入加热体内。本发明能够准确确定氧化实验中材料氧化开始时间和氧化终了时间,提高了材料氧化实验的精度,是一种短时氧化模拟装置,具有结构简单,加热体、保温层及隔热板均可拆卸,便于更换的特点,并且选用低熔点金属作为冷却介质,其冷却效果较之传统冷却介质更好,且避免样品冷却时与冷却介质直接接触,不会污染样品。

技术领域

本发明涉及实验器材领域,具体是一种金属材料高温氧化模拟实验装置及实验方法。

背景技术

在一定温度和氧化气氛下发生氧化是材料失效的重要原因之一,在材料设计或选材过程中必须考虑材料的氧化特性。为此,需要使用精密的实验装置及方法研究材料的氧化行为。

不连续测量法是氧化实验常用的方法。目前不连续测量法所用的氧化实验装置在计量一定氧化环境下氧化实验开始和终了时间时存在一定的误差,在对材料进行长期氧化实验分析过程中,这些误差对氧化行为的分析不会产生明显的影响,但在材料短时氧化行为的研究中则可能会导致氧化行为分析结果出现显著的偏差。

传统的恒温氧化试验中,所使用的管式炉或箱式炉通常与冷却筒分离,当氧化时间较短,或者研究样品初期氧化过程时,这种时间差带来的影响不可忽略,再者在炉子升温过程中,样品已经开始发生氧化,从而影响实验结果的精确性。在2021年1月《热加工工艺》发表的“BaO/TiO2增强NiAl基复合材料的高温氧化行为”中,康云川等研究了BaO/TiO2增强NiAl基复合材料的高温氧化行为,其中对样品进行了60min的氧化实验,使用了传统真空热压烧结炉,烧结温度1300℃,而样品随炉升温过程中已经氧化,此时的误差显然影响了试验结果的准确性。

发明内容

为克服现有技术中存在的在不连续测量氧化实验中氧化实验开始及终了时间存在误差的不足,本发明提出了一种氧化模拟实验装置及实验方法。

本发明提出的氧化模拟实验装置包括炉体、真空系统、冷却筒、升降杆、加热体、热电偶、保温层、隔热板、冷却系统、低熔点合金和坩埚。其中所述冷却筒位于炉体内,液态的低熔点合金盛放在该冷却筒内;在该冷却筒的上表面安置有隔热板。在该隔热板的上表面安放有加热体和保温层,并使该加热体位于保温层内;所述试样升降杆的下端穿过该隔热板中心的通孔和冷却筒筒底板中心的通孔,伸出该炉体的底板;该试样升降杆的上端位于所述加热体内。所述坩埚安装在该试样升降杆的顶端。所述热电偶包括第一热电偶和第二热电偶,并使该第一热电偶和第二热电偶分别从炉体伸入炉内,穿过保温层进入加热体内。

所述加热体外表面与保温层内圆周表面之间的间距为20mm。所述坩埚与该加热体内圆周表面之间的距离为65mm,使坩埚的顶端与加热体端盖内表面之间的距离为145mm。所述加热体的厚度为10mm、外径为200mm、高度为300mm。所述保温层采用多层碳毡制成,其厚度为30mm、外径为300mm、高为360mm。

所述炉体上安装有气体质量流量计;在所述气体质量流量计与壳体之间连接有第二充气阀。所述第一充气阀与壳体连通;该第一充气阀用于解除所述的炉体的真空,第二充气阀与可控气流量的气体质量流量计相连,控制氧化气体的供给。

所述冷却系统位于炉体外,并使该冷却系统的底部通过导线与所述冷却筒的侧壁连通;该冷却系统的侧壁通过导线与所述冷却筒的底部连通。所述的冷却系统中的冷却介质为水,水温为10~50℃,水压为0.1~2Mpa。

所述第一热电偶的中心线与加热体顶端内表面之间的距离为25mm,所述第二热电偶的中心线与加热体底端内表面之间的距离为25mm,所述第一热电偶与第二热电偶之间的中心距为240mm。

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