[发明专利]一种基于同步辐射高速成像的金属凝固装置

说明书

本发明涉及一种基于同步辐射高速成像的金属凝固装置，包括支架、超声装置和加热装置，支架上设置有第一连接件和第二连接件，超声装置包括内部中空的外壳，外壳的顶部通过滑环与第一连接件相连，外壳内设置有超声工具头，超声工具头的连接导线通过开孔伸出外壳外并与滑环连接；加热装置与第二连接件相连，加热装置内设置有盛放金属样品的石英管，石英管的顶部伸出加热装置之外并伸入外壳内，石英管与外壳固定连接，超声工具头的底部伸入石英管中；石英管的底部固定有第一丝杆。本发明的基于同步辐射高速成像的金属凝固装置，金属样品的旋转不与加热装置发生干涉，故旋转速度不会因重心偏移而偏离视场，满足同步辐射高速成像的检测需求。

技术领域

本发明涉及金属凝固装置，更具体地涉及一种基于同步辐射高速成像的金属凝固装置。

背景技术

金属凝固是金属由液态向固态的相变过程。在多数情况下，金属的凝固是晶体或晶粒的生成和长大的过程，其不但决定了金属和合金的结构、组织和性能，而且还影响着以后的塑性加工和热处理。因此，对金属凝固过程的研究对提高金属的性能非常重要。

目前，同步辐射高速成像已成为研究金属凝固过程的重要手段，对于某些特定的研究过程，如金属凝固过程施加高频的超声波振动，X射线的成像速度直接决定了相关研究实验的可靠性。现有的金属凝固装置包括加热装置和超声装置，样品置入超声装置和加热装置后固定在同步辐射高速成像装置的旋转台上，与旋转台同步旋转。

但是，由于旋转台的承重有限，超声装置和加热装置的重量不宜过大，在满足重量要求的同时，仍需满足中心与旋转台旋转轴一致的要求，否则在高速旋转的过程中，会因重心偏移导致旋转锁死；另一方面，在旋转过程中，超声装置的旋转受到电控装置线路影响较大；这将限制超声装置的使用而使其无法适用外加高频超声场凝固过程的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于同步辐射高速成像的金属凝固装置，使得样品的旋转与超声装置无干涉，从而适用外加高频超声场凝固过程的研究。

本发明提供一种基于同步辐射高速成像的金属凝固装置，包括：

支架，所述支架上设置有横向延伸的第一连接件和第二连接件；

超声装置，包括上、下两端开孔而内部中空的外壳，所述外壳的顶部通过一滑环与所述第一连接件相连，所述外壳内设置有超声工具头，所述超声工具头的连接导线通过上端开孔伸出所述外壳并与所述滑环连接；以及

加热装置，与所述第二连接件相连，位于所述超声装置的下方，所述加热装置内设置有盛放金属样品的石英管，所述石英管的顶部伸出所述加热装置并自所述外壳的下端开孔伸入所述外壳内，所述超声工具头的底部容置于所述石英管中，所述石英管的底部固定有第一丝杆。

进一步地，所述外壳包括上端盖、下端盖和螺纹连接在所述上端盖和下端盖之间的第二丝杆，所述超声工具头与所述上端盖固定连接，所述石英管与所述下端盖固定连接。

进一步地，所述第二连接件上设置有云台，所述加热装置固定在所述云台上。

进一步地，所述加热装置包括内部中空的热端连接块和冷端连接块，所述热端连接块的内腔中环绕所述石英管设置有热端加热陶瓷管，所述冷端连接块的内腔中环绕所述石英管设置有冷端加热陶瓷管。

进一步地，所述热端连接块和冷端连接块通过螺杆连接。

进一步地，所述热端加热陶瓷管和冷端加热陶瓷管均通过高温胶分别与所述热端连接块和冷端连接块固定连接。

进一步地，所述热端加热陶瓷管、所述冷端加热陶瓷管与所述石英管之间设置有导热膏。

进一步地，所述热端连接块和冷端连接块上均设置有热电偶。

进一步地，所述第一连接件和第二连接件均包括调节螺杆、套筒和调节丝杆，所述调节螺杆和调节丝杆分别螺纹连接在所述套筒的两端。