專利名稱：臥置不銹鋼熔態(tài)金屬和合金的電阻測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種臥置不銹鋼熔態(tài)金屬和合金的電阻測(cè)量裝置。它屬于測(cè)量裝置的技術(shù)領(lǐng)域。
熔態(tài)金屬和合金的電阻測(cè)量遠(yuǎn)較常溫固態(tài)金屬和合金的電阻測(cè)量困難。因?yàn)榍罢呤翘幱诟邷貭顟B(tài)，要防止氧化，且熔態(tài)樣品的形狀不固定。熔態(tài)金屬和合金的電阻測(cè)量裝置包括一個(gè)可抽真空和通保護(hù)氣氛的容器。容器中引出四根電極引線，配以電橋作四探針?lè)娮铚y(cè)量，附上熱電偶，將容器置于加熱爐中，可作改變溫度的電阻測(cè)量。測(cè)量容器如用玻璃或石英玻璃等絕緣體材料制作，優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度高，且可兼作熱電勢(shì)測(cè)量之用，缺點(diǎn)是測(cè)量溫度不能很高，而且玻璃容器易破損。測(cè)量容器如用不銹鋼管制作，可測(cè)量到很高的溫度，且不銹鋼容器不易破損，不過(guò)，所測(cè)得的電阻是鋼管和管內(nèi)的熔態(tài)樣品的并聯(lián)電阻，故需預(yù)先測(cè)出空鋼管電阻以扣除之。
已有的用不銹鋼管作熔態(tài)金屬電阻的測(cè)量容器的技術(shù)中，測(cè)量管是兩端開(kāi)口的不銹鋼管。實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)量管豎置。樣品在連接于測(cè)量管下端的盛樣品管中熔化。用連接于測(cè)量管上端的抽氣管抽真空，再?gòu)倪M(jìn)氬氣管向盛樣品管充氬氣，將樣品從盛樣品管壓入測(cè)量管中，就可進(jìn)行電阻測(cè)量。為了不使此裝置的其余部分在測(cè)量管兩端形成電傍路而影響四探針?lè)y(cè)量，除了測(cè)量管是用不銹鋼管制作，以及焊在測(cè)量管上的四根電極引線是金屬絲之外，整個(gè)裝置的其余部件(盛樣品管、抽氣管、進(jìn)氬氣管和進(jìn)料管)皆用不導(dǎo)電的石英玻璃制成。測(cè)量管和盛樣品管，還有測(cè)量管和抽氣管之間的連接皆采用不銹鋼——石英玻璃焊接。R.Xu和W.Van dev Lugt所用的裝置可作為已有技術(shù)的代表(見(jiàn)Journa1 of Non-Crystalline Solids.1993年第156/158卷第1期第740頁(yè)和Journal of Physics.Matter.1992年第4卷第9期第2389頁(yè))。
已有技術(shù)的缺點(diǎn)不銹鋼測(cè)量管開(kāi)放的兩端皆有其它部件相連，為保證電絕緣，其它部件皆用石英玻璃制造。石英玻璃和不銹鋼的焊接非常困難，且石英玻璃部件易破損。
本實(shí)用新型的目的是克服已有技術(shù)的弱點(diǎn)，整套裝置都用不銹鋼管焊接而成，取消不銹鋼——石英玻璃連接部分。因而大大簡(jiǎn)化了加工工藝，且裝置耐用。
為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型所采取的技術(shù)措施是改已有技術(shù)的兩端開(kāi)口的測(cè)量管為一端開(kāi)口，另一端封閉的管子，與測(cè)量管相連的只有均勻化室，它只連接于測(cè)量管的開(kāi)口端。由于測(cè)量管不會(huì)與其它部件形成電回路，就不要求其它部件用石英玻璃制作來(lái)保證電絕緣，所以整套裝置都可用不銹鋼制造。為了使樣品能從均勻化室填充到一端封閉的測(cè)量管中，測(cè)量時(shí)，我們將測(cè)量管臥置。在真空狀態(tài)下，熔態(tài)樣品可依靠本身重力從處于上方的均勻化室自動(dòng)流入并充滿測(cè)量管。再在均勻化室中加氬氣，幫助把樣品壓入測(cè)量管。整個(gè)測(cè)量容器簡(jiǎn)化為用三根直徑不同的不銹鋼管焊接而成的連通容器。避免了不銹鋼——石英玻璃焊接的困難。
本實(shí)用新型裝置如附圖所示。主體由三段直徑不同的不銹鋼管焊接而成。測(cè)量管(1)的一端封閉，其內(nèi)徑一般為3至6mm，長(zhǎng)度為60至200mm，管壁較薄，一般取0.3至1mm，以使測(cè)量管本身的電阻足夠大。測(cè)量管外側(cè)焊有五根鎳鉻絲作電極引線(2)，其中a和d為電流引線，b和c為電壓引線，作四探針?lè)y(cè)電阻之用?？拷鼫y(cè)量管封閉端的一根電極引線e專為檢查測(cè)量時(shí)熔化的樣品是否已填充到d點(diǎn)以遠(yuǎn)的位置。如果熔化的金屬流到了de段，則所測(cè)得的de段的電阻必然小于空管時(shí)測(cè)得的de段的電阻。測(cè)量管的開(kāi)放端焊接在均勻化室(3)的側(cè)面靠近一端處(稱此端為頂端)。將此裝置豎置時(shí)，均勻化室作熔化樣品和使樣品成分均勻化之用。因此，均勻化室的容積應(yīng)足夠大，以使豎置時(shí)，樣品僅填充在均勻化室中測(cè)量管口以下的部分。均勻化室的容積一般為5至60cm3，在均勻化室的頂端的端面(或側(cè)面)焊接一根連接管(4)，其內(nèi)徑一般為5至10mm，長(zhǎng)度為400至1000mm。連接管的另一端通過(guò)一真空橡皮管連接于一個(gè)三通活塞(5)，通過(guò)此活塞外接到真空泵(6)和惰性氣體貯氣瓶(7)。拔開(kāi)真空橡皮管，可將碎塊樣品從連接管口添加到均勻化室中，連接管開(kāi)口在均勻化室頂端端面離測(cè)量管管口最遠(yuǎn)的位置(或開(kāi)口在均勻化室側(cè)面與測(cè)量管管口對(duì)面的位置)，以使在此裝置臥置，并使測(cè)量管處于最低位置時(shí)，樣品流入和填充測(cè)量管，而不會(huì)有樣品流到連接管中去。實(shí)驗(yàn)時(shí)，拔出真空橡皮管，將原料從連接管口加入到均勻化室中。再接上真空橡皮管，抽真空、通氬氣，反復(fù)多次，趕盡殘余氧氣。在氬氣保護(hù)下，將此裝置豎立置于坩堝爐中，加熱保溫，使樣品在均勻化室中熔化，并均勻化。抽真空后，將此裝置從坩堝爐移入臥式控溫爐。在將此裝置從豎置改為臥置時(shí)，應(yīng)注意使測(cè)量管處于最下方，以便熔態(tài)樣品自動(dòng)從均勻化室流入測(cè)量管，避免其流入連接管。再充氬氣，避免空氣漏入而導(dǎo)致樣品氧化。此外，氬氣的壓力也可幫助熔化的樣品克服毛細(xì)作用，流進(jìn)處于真空狀態(tài)的測(cè)量管。此時(shí)測(cè)量de兩引線間的電阻，發(fā)現(xiàn)其值比空管測(cè)量時(shí)顯著減少，這表明樣品已填充到d點(diǎn)以遠(yuǎn)了。在測(cè)量管的中部置一熱電偶(8)，接入一個(gè)數(shù)字電壓表(9)以測(cè)量溫度。將四根電極引線接上電橋或電位差計(jì)(10)測(cè)量電阻。用恒溫控制器或調(diào)壓變壓器控制爐溫，就可測(cè)量在各溫度下的電阻，所測(cè)出的電阻值是兩電壓引線b和c之間的不銹鋼管和樣品的并聯(lián)電阻。
與已有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，使用方便。特別是對(duì)于同一合金系作改變成分的系列電阻測(cè)量時(shí)更為方便。


附圖是臥置不銹鋼管熔態(tài)金屬和合金的電阻測(cè)量裝置。
附圖中1為測(cè)量管，2為電極引線，3為均勻化室，4為連接管，實(shí)線是連接管管口接在均勻化室端面時(shí)的情形，點(diǎn)線是連接管管口接在均勻化室側(cè)面時(shí)的情形，5為三通活塞，6為真空泵，7為惰性氣體貯氣瓶，8為熱電偶，9為數(shù)字電壓表，10為電橋或電位差計(jì)。
附圖中，1至4屬于本實(shí)用新型的新技術(shù)方案，5至10為進(jìn)行抽真空、充惰性氣體保護(hù)、測(cè)溫、測(cè)電阻這一系列常規(guī)操作所使用的通用儀器。
實(shí)施例裝置的主體是用三段不銹鋼管焊接而成的連通容器。測(cè)量管的內(nèi)徑為3.5mm，長(zhǎng)度為190mm，管壁為0.5mm。其一端封閉，另一端連于均勻化室。測(cè)量管外側(cè)面上焊有5根鎳鉻絲作電極引線。靠近封閉端的一根電極引線專用作檢查測(cè)量管中樣品是否已填充到其余四根電極相應(yīng)的位置。另四根電極引線連接到電橋上以常規(guī)的四探針?lè)y(cè)量樣品的電阻。均勻化室是一根兩端封閉，但側(cè)面和一個(gè)端面各有一個(gè)小開(kāi)口的不銹鋼管，其內(nèi)徑為25mm，長(zhǎng)度為65mm。在與測(cè)量管開(kāi)口的同一端的均勻化室端面上，焊有連接管，其內(nèi)徑為6mm，長(zhǎng)度為800mm。連接管的另一端通過(guò)一真空橡皮管連接一個(gè)三通活塞，此活塞的其余兩個(gè)出口分別接于真空泵和惰性氣體貯氣瓶。測(cè)量管的中部放置一個(gè)熱電偶，熱電偶接至數(shù)字電壓表以測(cè)量溫度。
本實(shí)用新型容易操作。使用時(shí)，拔開(kāi)真空橡皮管，把連接管豎置，將按成分比配好的原料從連接管口加到均勻化室中。再接上真空橡皮管抽真空，通氬氣，反復(fù)多次，趕盡殘余氧氣。將均勻化室放入坩堝爐中，在氬氣保護(hù)下，加熱、保溫，使樣品在均勻化室中熔化并達(dá)到成分均勻化。待合金成分均勻化后，抽真空，將此裝置從坩堝爐移入臥式控溫爐，在保持測(cè)量管處于最下方的情況下，將裝置臥置于爐中，輕輕抖動(dòng)連接管，使樣品依靠本身重力從均勻化室流入測(cè)量管。再充氬氣。測(cè)量靠近測(cè)量管封閉端的最外兩根電極引線之間的內(nèi)部已充樣品的不銹鋼管的電阻，與空管測(cè)得的電阻相比較，以確定樣品是否填充到了測(cè)量管中四探針相應(yīng)的位置。如未達(dá)到要求，則要將裝置從爐中取出。豎置，抽真空，使樣品流回均勻化室，再重復(fù)以上操作，直到樣品在測(cè)量管中已流到四探針相應(yīng)的位置為止。此時(shí)就可改變溫度測(cè)量樣品的電阻了。
權(quán)利要求1.一種帶有完全由不銹鋼管焊接而成，具有樣品成分均勻化和電阻測(cè)量?jī)身?xiàng)功能的組合容器的熔態(tài)金屬和合金的電阻的測(cè)量裝置，其特征是由測(cè)量管(1)、電極引線(2)、均勻化室(3)和連接管(4)以及外接附加設(shè)備組成；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的測(cè)量裝置，其特征是a.測(cè)量管、均勻化室和連接管皆是不銹鋼管，測(cè)量管以及連接管皆與均勻化室焊接在一起，成為連通容器；b.測(cè)量管一端封閉，測(cè)量時(shí)，測(cè)量管臥置；c.測(cè)量管上焊有五根電極引線，其中靠近封閉端的一根電極引線用于檢查熔化的樣品是否已填充到測(cè)量管中四探針相應(yīng)的位置；d.測(cè)量管內(nèi)徑為≥3到6mm，長(zhǎng)度為≥60到200mm，管壁為≥0.3到1mm；e.均勻化室體積為≥5到60cm3。
專利摘要一種熔態(tài)金屬和合金的電阻測(cè)量裝置,其特征是用不同直徑的三根不銹鋼管焊接成測(cè)量管——均勻化室——連接管的組合容器。將此容器豎置于坩堝爐中加熱保溫,可實(shí)現(xiàn)樣品的成分均勻化。將此容器臥置于臥式控溫爐中,可測(cè)量熔態(tài)金屬和合金的電阻。本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,加工容易,使用方便,測(cè)量精確。特別適于作熔點(diǎn)較高的液態(tài)金屬和合金的電阻測(cè)量之用和作同一合金系的不同成分樣品的電阻測(cè)量之用。
文檔編號(hào)G01R27/22GK2273422SQ95203000
公開(kāi)日1998年1月28日 申請(qǐng)日期1995年2月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月18日
發(fā)明者鄒憲武, 胡立新, 金準(zhǔn)智, 唐承歡, 倪福生, 向梅芝, 湯五豐, 汪大海 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)