專利名稱：一種受限空間磁場(chǎng)下金屬擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種受限空間磁場(chǎng)下金屬擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
目前測(cè)量金屬材料在熔融狀態(tài)或者液固狀態(tài)時(shí)的擴(kuò)散研究較多，但是由于擴(kuò)散的特殊性，影響擴(kuò)散的原因眾多，其中最主要的因素是在熔體中存在著對(duì)流，嚴(yán)重地干擾了分子擴(kuò)散過(guò)程。由于液態(tài)金屬的擴(kuò)散系數(shù)很小，數(shù)量級(jí)為10_9m2/S，這就使擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)受到重力導(dǎo)致的浮力對(duì)流和由于溫度不均引起的熱對(duì)流等諸多因素的影響。而毛細(xì)管管徑的大小以及毛細(xì)管的材料又和對(duì)流的強(qiáng)弱密切相關(guān)。因此設(shè)計(jì)一種合適管徑以及合適材料的毛細(xì)管來(lái)減少或消除對(duì)流的影響便成為提高擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度的關(guān)鍵。近年來(lái)，磁場(chǎng)下處理樣品的工藝方法已經(jīng)運(yùn)用到生產(chǎn)、生活中的各個(gè)領(lǐng)域。在液態(tài)金屬擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)中施加一定的穩(wěn)恒磁場(chǎng)能有效消除對(duì)流對(duì)擴(kuò)散的影響，可近似看成微重力場(chǎng)而獲得較精確的擴(kuò)散系數(shù)值。而且施加穩(wěn)恒磁場(chǎng)具有耗時(shí)短、投資小、可信度高等優(yōu)點(diǎn)。因此，在液態(tài)金屬擴(kuò)散中引入穩(wěn)恒磁場(chǎng)具有重大的研究?jī)r(jià)值。目前測(cè)量磁場(chǎng)下樣品的擴(kuò)散鮮有人做，這與磁場(chǎng)狹小空間，以及如何設(shè)計(jì)擴(kuò)散偶有關(guān)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種受限空間磁場(chǎng)下金屬擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)量裝置，能用于更準(zhǔn)確的測(cè)量金屬熔體的擴(kuò)散系數(shù)值。為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:一種受限空間磁場(chǎng)下金屬擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)量裝置，其不同之處在于:其包括石墨毛細(xì)管、與石墨毛細(xì)管相配置的石墨坩堝蓋、石墨帽，石墨毛細(xì)管的兩端均依次設(shè)置有使石墨毛細(xì)管內(nèi)部形成相對(duì)密閉空間的所述石墨坩堝蓋、石墨帽，所述石墨毛細(xì)管與石墨帽通過(guò)螺紋連接固定。按以上技術(shù)方案，所述石墨毛細(xì)管的長(zhǎng)度大于等于40mm。按以上技術(shù)方案，所述石墨毛細(xì)管的內(nèi)徑為I 2mm。按以上技術(shù)方案，還包括設(shè)置在石墨毛細(xì)管內(nèi)的內(nèi)置毛細(xì)管，所述石墨毛細(xì)管的內(nèi)徑為5 6mm,所述內(nèi)置毛細(xì)管的內(nèi)徑為I 2mm,內(nèi)置毛細(xì)管的外徑略小于石墨毛細(xì)管的內(nèi)徑。按以上技術(shù)方案，所述內(nèi)置毛細(xì)管的材質(zhì)為石英或者剛玉。對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益特點(diǎn)如下:I)、該受限空間磁場(chǎng)下金屬擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)量裝置，大大提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，重復(fù)性比較高。毛細(xì)管的材料以及直徑大小適宜，可以有效地遏制對(duì)流對(duì)擴(kuò)散的影響，從而測(cè)得準(zhǔn)確的擴(kuò)散系數(shù)值。由于采用的是石墨毛細(xì)管，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以重復(fù)利用，大大縮小了實(shí)驗(yàn)成本；2)、該受限空間磁場(chǎng)下金屬擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)量裝置，體積比較小，可以利用受限空間的磁場(chǎng)來(lái)減弱由于重力產(chǎn)生的對(duì)流對(duì)擴(kuò)散的影響，從而提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性；[0013]3)、該受限空間磁場(chǎng)下金屬擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)量裝置，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，操作方便，大大減少了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備時(shí)間，提聞了實(shí)驗(yàn)效率。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一的石墨毛細(xì)管結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一的石墨坩堝蓋結(jié)構(gòu)圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例一的石墨帽結(jié)構(gòu)圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例一的石墨毛細(xì)管和石墨坩堝蓋組裝圖；圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例一的整體結(jié)構(gòu)圖；圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例二的整體結(jié)構(gòu)圖；圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例的立體圖；其中:1-石墨毛細(xì)管、2-石墨坩堝蓋、3-石墨帽、4-內(nèi)置毛細(xì)管。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參考圖1 圖7，本實(shí)用新型實(shí)施例受限空間磁場(chǎng)下金屬擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)量裝置，其包括石墨毛細(xì)管1、與石墨毛細(xì)管I相配置的石墨坩堝蓋2、石墨帽3，石墨毛細(xì)管I的兩端均依次設(shè)置有使石墨毛細(xì)管I內(nèi)部形成相對(duì)密閉空間的所述石墨坩堝蓋2、石墨帽3，石墨毛細(xì)管I與石墨帽3通過(guò)螺紋連接固定。具體的，石墨毛細(xì)管I的長(zhǎng)度大于等于40mm。優(yōu)選的，石墨毛細(xì)管I的內(nèi)徑為I 2mm。優(yōu)選的，還包括設(shè)置在石墨毛細(xì)管I內(nèi)的內(nèi)置毛細(xì)管4，石墨毛細(xì)管I的內(nèi)徑為5 6mm,內(nèi)置毛細(xì)管4的內(nèi)徑為I 2mm,內(nèi)置毛細(xì)管4的外徑略小于石墨毛細(xì)管I的內(nèi)徑。優(yōu)選的，內(nèi)置毛細(xì)管4的材質(zhì)為石英或者剛玉。本實(shí)用新型實(shí)施例形成一個(gè)相對(duì)封閉的環(huán)境，可以有效地的防止液態(tài)金屬流出，同時(shí)可以使金屬緊密的接觸，其占用空間比較小，簡(jiǎn)單實(shí)用。本實(shí)用新型實(shí)施例一中，使用相配置的石墨毛細(xì)管和石墨坩堝蓋，石墨毛細(xì)管內(nèi)用于放置待測(cè)試金屬樣品，石墨毛細(xì)管的內(nèi)徑設(shè)為2_、長(zhǎng)度設(shè)為50_。實(shí)驗(yàn)研究表明，當(dāng)管徑為I 2毫米時(shí)，測(cè)得擴(kuò)散系數(shù)值和管徑無(wú)關(guān)。該裝置可以在受限空間磁場(chǎng)下測(cè)量金屬的自擴(kuò)散系數(shù)，也可以用來(lái)測(cè)量純金屬間的互擴(kuò)散系數(shù)，并借此測(cè)量研究出磁場(chǎng)強(qiáng)度、溫度、材料密度以及保溫時(shí)間對(duì)擴(kuò)散系數(shù)的影響。本實(shí)用新型實(shí)施例一在測(cè)量時(shí)安裝步驟如下:步驟一:將石墨毛細(xì)管的一端蓋上石墨坩堝蓋，接著再裝上一個(gè)石墨帽，擰緊至適當(dāng)程度；步驟二:將兩金屬棒料的一端磨平拋光，放置在石墨毛細(xì)管內(nèi)，讓拋光面相接觸；步驟三:最后再在另一端蓋上石墨坩堝蓋，接著再裝上一個(gè)石墨帽，擰緊至適當(dāng)程度，使兩金屬棒接觸，切記不要擠壓金屬棒。按上述步驟密封安裝后，將密封好的石墨毛細(xì)管放置在磁場(chǎng)中的電阻爐中進(jìn)行擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)。本實(shí)用新型實(shí)施例二中，考慮到石墨毛細(xì)管在使用過(guò)程中受到一定限制，比如金屬Al在高溫時(shí)會(huì)與石墨反應(yīng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，因此在Al以及其他合金的測(cè)量過(guò)程中需要用到石英或者剛玉材料的內(nèi)置毛細(xì)管。實(shí)施例二中，石墨毛細(xì)管內(nèi)徑為5 6_，并將內(nèi)徑為I 2_、外徑略小于石墨毛細(xì)管內(nèi)徑的石英毛細(xì)管或者剛玉毛細(xì)管放置其中，使可以測(cè)量的金屬種類范圍擴(kuò)大，并且能夠在相同的測(cè)試條件下測(cè)量毛細(xì)管材料對(duì)金屬擴(kuò)散系數(shù)的影響。本實(shí)用新型實(shí)施例二使用時(shí)，首先將金屬棒料放置在石英毛細(xì)管或剛玉毛細(xì)管中，然后將放置好金屬棒料的內(nèi)置毛細(xì)管放置在石墨毛細(xì)管中，應(yīng)用石墨坩堝蓋和石墨帽進(jìn)行密封，最后將密封好的石墨毛細(xì)管放置在磁場(chǎng)中的電阻爐中進(jìn)行擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種受限空間磁場(chǎng)下金屬擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)量裝置，其特征在于:其包括石墨毛細(xì)管、與石墨毛細(xì)管相配置的石墨坩堝蓋、石墨帽，石墨毛細(xì)管的兩端均依次設(shè)置有使石墨毛細(xì)管內(nèi)部形成相對(duì)密閉空間的所述石墨坩堝蓋、石墨帽，所述石墨毛細(xì)管與石墨帽通過(guò)螺紋連接固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的受限空間磁場(chǎng)下金屬擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)量裝置，其特征在于:所述石墨毛細(xì)管的長(zhǎng)度大于等于40mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的受限空間磁場(chǎng)下金屬擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)量裝置，其特征在于:所述石墨毛細(xì)管的內(nèi)徑為I 2mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的受限空間磁場(chǎng)下金屬擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)量裝置，其特征在于:還包括設(shè)置在石墨毛細(xì)管內(nèi)的內(nèi)置毛細(xì)管，所述石墨毛細(xì)管的內(nèi)徑為5 6mm,所述內(nèi)置毛細(xì)管的內(nèi)徑為I 2mm,內(nèi)置毛細(xì)管的外徑略小于石墨毛細(xì)管的內(nèi)徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的受限空間磁場(chǎng)下金屬擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)量裝置，其特征在于:所述內(nèi)置毛細(xì)管的材質(zhì)為石英或 者剛玉。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種受限空間磁場(chǎng)下金屬擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)量裝置，其不同之處在于其包括石墨毛細(xì)管、與石墨毛細(xì)管相配置的石墨坩堝蓋、石墨帽，石墨毛細(xì)管的兩端均依次設(shè)置有使石墨毛細(xì)管內(nèi)部形成相對(duì)密閉空間的所述石墨坩堝蓋、石墨帽，所述石墨毛細(xì)管與石墨帽通過(guò)螺紋連接固定。本實(shí)用新型能用于更準(zhǔn)確的測(cè)量金屬熔體的擴(kuò)散系數(shù)值。
文檔編號(hào)G01N13/00GK203164083SQ201320125408
公開(kāi)日2013年8月28日 申請(qǐng)日期2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月19日
發(fā)明者武玉琴, 徐星 申請(qǐng)人:武漢紡織大學(xué)