[發明專利]滲流特性測量方法專用裝置以及測量熔融金屬動態滲流特性的方法

有效

• 申請號: 201010171887.2
• 申請日: 2011-07-07
• 公開（公告）號: CN102252947A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 周計明;齊樂華;霍金星;劉健
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 黃毅新

技術領域

本發明涉及一種滲流特性測量方法專用裝置，還涉及利用這種專用裝置測量熔融金屬動態滲流特性的方法。

背景技術

熔融金屬浸滲法是金屬基復合材料最為經濟的制備方法之一，其基本過程為，首先由增強相，如短纖維、晶須、顆粒及長纖維等制備多孔預制體，然后熔融金屬在氣壓、負壓或機械壓力作用下滲入多孔預制體中從而形成金屬基復合材料，其中熔融金屬在多孔預制體中的滲流行為對于金屬基復合材料的成形質量具有重要的影響。

參照圖2。文獻“專利申請號是200610043107.X的中國專利”公開了一種真空負壓浸滲制備金屬基復合材料滲流特性的測量方法。該方法所用裝置導桿1和上封蓋3采用自密封螺紋連接；將導線柱2分別插入導桿1和上封蓋3中，導桿1的導線柱與上封蓋3中的導線柱用細銅線連接，預制體12中的兩根鎢絲7分別與導桿1的導線柱連接，上封蓋3中的導線柱與外部接口電路連接；將接好電路的導桿1和預制體12整體放置在石英坩堝11中；石英坩堝11和爐蓋5采用間隙配合；上封蓋3和爐蓋5中間放置密封墊圈后用沉頭螺栓緊固；頂桿17和爐體8采用自密封螺紋連接；不銹鋼坩堝9同軸放在頂桿17的托盤上，托盤和爐體8底部接觸；在不銹鋼坩堝9周圍放置B電阻加熱器16；將定量鋁合金LY12加入不銹鋼坩堝9中，放上支架14；在支架14上固定放置A電阻加熱器13，加熱預制體12；爐蓋5和爐體8中間放上密封墊片6，用螺栓緊固；將鎢絲7的輸出線連于外部接口電路，工業控制機通過外部電路接收電壓變化信號。

該方法采用連續電阻法測量了浸滲位移與時間的關系，采用分布式探針法測量浸滲液面推進情況，研究了高溫金屬液負壓滲流過程及滲流規律。在測量高溫金屬液浸滲高度時，將插入鎢絲的預制體放置在石英坩堝中，鎢絲通過導線柱與外部接口電路連接，熔融金屬液在負壓作用下向上滲流，浸入到預制體中，外部接口電路采集卡同步記錄電壓變化過程，利用滲流場和電流場運動規律的相似性，可得滲流液面位移——時間關系曲線。

文獻公開的方法可以測量浸滲液面推進情況，定量分析金屬液在多孔預制體中的滲流基本規律。但是存在以下不足：鎢絲或鋼針的埋入會破壞預制體的結構，對金屬液的滲流行為會造成影響；通過鎢絲或鋼針與浸滲前沿導通時的電壓變化反映滲流液面的變化規律，存在一定的滯后性及轉化誤差；操作不方便，而且不能得到浸滲的臨界壓力大小。

發明內容

為了克服現有技術不能測量臨界浸滲壓力的不足，本發明提供一種滲流特性測量方法專用裝置，可以直接測量臨界浸滲壓力。

本發明還提供利用這種專用裝置測量熔融金屬動態滲流特性的方法。通過利用杠桿原理對預制體施加可控的、連續變化的浸滲壓力，可以獲得熔融金屬在多孔預制體中浸滲時的臨界壓力及浸滲前沿的運動變化規律，從而對滲流規律進行定量分析。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案：一種滲流特性測量方法專用裝置，包括電爐、保溫套、密封端蓋、計算機，其特點是還包括熱電偶、擠壓沖頭、熔煉浸滲模、計算機、齒條、導套、LVDT位移傳感器、大齒輪、小齒輪、電動伸縮桿以及重物，熱電偶穿過擠壓沖頭與纖維預制體接觸，擠壓沖頭一端與熔煉浸滲模配合，置于纖維預制體上，另一端與齒條螺紋連接，齒條置于導套中并與小齒輪嚙合，小齒輪與大齒輪嚙合，電動伸縮桿固接于大齒輪上并在其右端與重物通過鉸鏈連接，LVDT位移傳感器鐵心連桿與齒條上端面接觸，電動伸縮桿控制器、LVDT位移傳感器及熱電偶均與計算機電連接。

一種利用上述專用裝置測量熔融金屬動態滲流特性的方法，其特點是包括下述步驟：

(1)在熔煉浸滲模中放入金屬基體，再將纖維預制體置于金屬基體上，然后使用電爐加熱熔煉浸滲模；

(2)將擠壓沖頭伸入熔煉浸滲模中，重物置于電動伸縮桿右端，調整重物的重量使齒條平衡；

(3)LVDT位移傳感器與齒條頂端接觸，并清零；

(4)計算機控制電動伸縮桿控制器，使伸縮桿向右伸出，使重物向右勻速運動，同時記錄重物的運動速度及LVDT位移傳感器的位移、時間信息，當LVDT位移傳感器位移突然增大的瞬間記下當前的時間，并控制電動伸縮桿停止運動；

(5)數據處理，獲得臨界浸滲壓力及浸滲前沿的運動規律。