[发明专利]一种基于薄层扩散模型制备金属熔体扩散样品的方法

摘要

本发明公开了一种基于薄层扩散模型制备金属熔体扩散样品的方法，其特征是：在真空腔体中设置以石墨为材质的扩散台，包括固定底座、多层厚度一致的石墨薄片、不锈钢棒和“C”型框架。在扩散台中分别设置第一样品柱腔和第二样品柱腔，第一样品柱腔处于扩散台的中心位置，第二样品柱腔处在第一样品柱腔的左侧下方位置；本发明利用扩散台在预热状态位、熔接状态位和冷却状态位之间的转换，使得利用基于薄层扩散模型对金属熔体扩散系数进行精确测量得以实现，为从事相关的金属研究及铸造提供可靠的依据。

主权项

1.一种基于薄层扩散模型制备金属熔体扩散样品的方法，设置基于薄层扩散模型制备金属熔体扩散样品的设备的结构形式是：在真空腔体(1)中设置一框架(2)，在所述框架(2)中固定设置以石墨为材质的扩散台(4)，在所述扩散台(4)的外围设置加热器件(3)；在所述扩散台(4)中分别设置有第一样品柱腔(7a)和第二样品柱腔(7b)；所述扩散台(4)是由呈水平的长条状石墨片层层叠压构成，包括：一组可向右推移的右移石墨片(4a)、一组固定设置的固定石墨片(4b)，以及一片可独立向右推移的熔接石墨片(8)；在所述熔接石墨片(8)的上方，各片右移石墨片(4a)和各片固定石墨片(4b)一一间隔设置，并且与所述熔接石墨片(8)相邻的是右移石墨片(4a)；在所述熔接石墨片(8)的下方，各片右移石墨片(4a)和各片固定石墨片(4b)一一间隔设置，并且与所述熔接石墨片(8)相邻的是右移石墨片(4a)；其特征是：所述第一样品柱腔(7a)处于扩散台的中心位置，所述第二样品柱腔(7b)处在所述第一样品柱腔(7a)的左侧下方位置；所述熔接石墨片(8)处在第一样品柱腔(7a)的底部；在所述右移石墨片(4a)、固定石墨片(4b)和熔接石墨片(8)上分别设置有竖向通孔，包括：在所述熔接石墨片(8)上呈一左一右设置一左侧竖向通孔和一右侧竖向通孔；所有处在熔接石墨片(8)下方的各片右移石墨片(4a)和各片固定石墨片(4b)均是在左侧设置一左侧竖向通孔；所有处在熔接石墨片(8)上方的各片右移石墨片(4a)和各片固定石墨片(4b)均是在右侧设置一右侧竖向通孔；处在熔接石墨片(8)上方并且与熔接石墨片(8)相邻的一片右移石墨片(4a)上还在左侧设置一左侧竖向通孔；所述第一样品柱腔(7a)是由各片右移石墨片(4a)、各片固定石墨片(4b)以及熔接石墨片(8)上的右侧竖向通孔串联形成；所述第二样品柱腔(7b)是由各片右移石墨片(4a)、各片固定石墨片(4b)以及熔接石墨片(8)上的左侧竖向通孔串联形成；所述扩散台有三个状态位：预热状态位：所述右移石墨片(4a)、固定石墨片(4b)和熔接石墨片(8)中各左侧竖向通孔在同一竖直位置上对齐贯通形成第二样品柱腔(7b)；所述右移石墨片(4a)、固定石墨片(4b)和熔接石墨片(8)的各右侧竖向通孔在同一竖直位置上对齐贯通形成第一样品柱腔(7a)；熔接状态位：所述右移石墨片(4a)和固定石墨片(4b)保持在预热状态位上，所述熔接石墨片(8)以其左侧竖向通孔与第一样品柱腔(7a)的底部贯通呈熔接状态；冷却状态位：所述固定石墨片(4b)和熔接石墨片(8)保持在熔接状态位上，所述右移石墨片(4a)中的竖向通孔与固定石墨片(4b)和熔接石墨片(8)中的竖向通孔相错位，使所述第一样品柱腔(7a)和熔接石墨片(8)中左侧竖向通孔在竖向分割为相互隔离的各柱腔；所述金属熔体扩散样品的制备是按如下过程进行：步骤一：设置扩散台为预热状态位，将第一样品置于第一样品柱腔(7a)中，将第二样品置于第二样品柱腔(7b)；按设定的工艺条件对扩散台进行加热，使分处在第一样品柱腔(7a)和第二样品柱腔(7b)中的第一样品和第二样品均为熔融液态；步骤二：向右侧推移熔接石墨片(8)，使扩散台处在熔接状态位，由熔接石墨片(8)将在第二样品柱腔(7b)中熔融为液态的第二样品利用熔接石墨片(8)中的左侧竖向通孔转移在第一样品柱腔(7a)底端，同时切除第一样品柱腔(7a)下端的一段样品，使第一样品和第二样品在竖向对接良好，开始扩散；按设定的工艺条件对扩散台进行保温，使得第一样品与第二样品完成扩散；步骤三：待扩散过程结束后，向右侧推动右移石墨片(4a)，使扩散台处在冷却状态位，扩散后的第一样品因此在竖向分割成相互隔离的各样品段；继而向所述真空腔体(1)中导入冷却气体，使各样品段冷却凝固即得扩散样品。