[發明專利]雙金屬層狀復合板異溫電流強化復合工藝物理模擬裝置

有效

• 申請號: 201410483274.0
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN104406860A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 黃華貴;葉麗芬;劉文文;呂增偉;燕猛
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N21/84
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 崔鳳英

技術領域

本發明涉及金屬層狀復合材料塑性加工領域，尤其是一種雙金屬層狀復合板復合工藝的物理模擬裝置。?

背景技術

雙金屬層狀復合板是將不同物理、化學性能的兩種金屬利用各自性能優勢進行分層組合而成的一類金屬材料，復合加工得到的復合板可以充分發揮每個組元材料的性能特長，使材料的綜合性能得到提高，實現各組元材料資源的最佳配置。?

已知，異溫復合技術是指將待復合的兩種金屬組元預先分別加熱到不同溫度后，再使其復合界面接觸并通過施加外載實現復合的一種特殊工藝。目前，該技術與傳統軋制復合、鑄軋技術相結合，分別出現了異溫軋制復合工藝和異溫鑄軋復合工藝。研究結果表明，對于熱力學性能差異較大的兩種金屬組元，采用異溫軋制復合工藝，不但有利于降低初復合臨界壓下率，而且可以提高復合強度。當兩種金屬組元熔點相差較大時，還可以在接觸表面形成局部固液復合的特殊效果。以鋼/鋁異溫軋制復合制備雙金屬板帶材為例，當鋼的初始復合溫度取850℃、鋁的初始復合溫度取400℃時，由于組元鋼的溫度高于組元鋁的熔點，二者進入軋制變形區后復合界面在高強壓力和熱傳導作用下，會在鋁板表面出現淺層熔化現象，液相鋁與固相鋼在軋制力作用下實現界面熔合與反應擴散復合，可有效降低實現復合所需的軋制壓下率。與此同時，國內外學者研?究發現，在復合軋制過程中，在復合界面上導入高頻脈沖電流，有利于強化界面復合效果。?

目前，國內外圍繞同溫復合開展了大量的理論和實驗研究工作，而針對異溫復合的研究相對較少，尤其是現有的熱成形模擬裝置(如Gleeble等)無法用于異溫變形復合過程研究，也無法實現脈沖電流的導入。為進一步研究雙金屬層狀復合板異溫電流強化復合機理，優化工藝參數，亟待開發具有多參數工藝模擬功能的異溫電流強化復合實驗裝置。?

發明內容

本發明目的在于提供一種雙金屬層狀復合板異溫電流強化復合工藝物理模擬裝置，用以分析溫度、厚度、電流參數、壓下量等工藝參數，研究異溫電流強化復合工藝對界面復合效果的影響。?

為實現上述目的，采用了以下技術方案：本發明所述模擬裝置包括筒式分段電阻加熱器、脈沖電流電源和控溫裝置；?

所述筒式分段電阻加熱器是由上密封罩和下密封罩通過螺栓連接組成的筒狀結構，內部腔體形成氣氛保護空間；上下密封罩之間設有可推拉的隔熱板，可形成兩個獨立的加熱空間；所述上、下密封罩為鋼制材料制成，外壁設有一層隔熱材料，在隔熱材料上安裝熱電偶；在上密封罩外壁設有加熱段Ⅰ，并從上密封罩上部開設氣體出口；在下密封罩外壁設有加熱段Ⅱ，并從下密封罩底部開設氣體入口；在筒式分段電阻加熱器的外部設有控溫裝置，所述控溫裝置分別與加熱段Ⅰ、加熱段Ⅱ和熱電偶連接；?

在上密封罩的頂端垂直插入一根推桿，推桿頂端通過法蘭Ⅰ連接壓頭，壓頭頂端與壓力機動梁相連；推桿底端連接法蘭Ⅱ，法蘭Ⅱ底面固接絕緣墊Ⅰ，絕緣墊Ⅰ底面固接正電極片，正電極片底面設有金屬片Ⅰ，金屬片Ⅰ周向均布通孔，該金屬片Ⅰ與法蘭Ⅱ通過套有陶瓷絕緣套的螺栓懸掛相連，且金屬片Ⅰ與正電極片緊密貼合；沿推桿軸心線設有通孔，在通孔內安裝套有陶瓷環的導線；所述導線一端與從推桿頂部側面引出與脈沖電流電源的正極相連，另一端穿過推桿底端的法蘭、絕緣墊Ⅰ與正電極片相連；?

在下密封罩內部底面安裝球面墊，在球面墊頂部立式安裝柱狀試樣臺，試樣臺與上密封罩內的推桿位置上下對應；在試樣臺的頂端固接絕緣墊Ⅱ，在絕緣墊Ⅱ頂面固接負電極片，在負電極片表面安裝金屬片Ⅱ；試樣臺的軸心線也設有通孔；在通孔內也安裝套有陶瓷環的導線，該導線一端穿過絕緣墊Ⅱ與負電極片，另一端與脈沖電流電源的負極相連。?

所述推桿垂直插入上密封罩，在上密封罩頂端設有插入管，推桿穿過插入管后進入上密封罩，在插入管內部置入石墨填料進行密封。?

在所述模擬裝置上安裝位移傳感器，位移傳感器的鐵芯安裝在推桿上，位移傳感器外殼安裝在上密封罩外端面上。?

在下密封罩的底部固接底座，在底座內開設冷卻水通道。?

所述從氣體入口進入氣氛保護空間的氣體為氬氣。?

工作過程大致如下：?