[發明專利]一種液態金屬密度測量設備

有效

• 申請號: 201510568207.3
• 申請日: 2015-09-08
• 公開（公告）號: CN105115854B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 張博;胡金亮;鐘浪祥
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01N9/04
• 分類號: G01N9/04
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司34101
• 代理人: 陸麗莉,何梅生

技術領域

本發明涉及一種液態金屬密度測量設備，適用于絕大多數金屬、合金或其它非金屬材料在熔融態下密度的測量。

背景技術

密度作為描述物質狀態的一個重要序參量，無論是對于空間長程有序的固體晶體，還是對于長程無序的液體和氣體，其重要性都不言而喻。在液態金屬或合金中，密度是反映體系原子堆積狀態的最直接的參數，其數值大小直接決定了表征熔體空間原子結構的徑向分布函數的大小。在液-液轉變、液-固相轉變等現象中，密度是構建相關理論的基礎。在討論液態金屬的基本行為和性質時，密度更是不可缺少的基本物理量，液態金屬所有的基本性質，如粘度、表面張力等都與液態金屬密度息息相關。

在工程應用的方面，液態金屬的密度廣泛應用于提煉過程中物質平衡，金屬-熔渣的反應動力學，冶煉爐中傳熱計算等。對于液態金屬和爐渣的分離過程，非金屬夾渣物在液態金屬中上浮的速度主要取決于液態金屬和爐渣兩相的密度差。此外，液態金屬或合金體積變化的規律及微觀機制對理解凝固過程具有重要意義。因此無論從工程技術方面還是科學研究方面來看，獲得精確的液態金屬或合金的密度數據都具有非常重要的意義。

對于常溫下固態金屬密度的測量非常簡單方便，已有前人做過大量工作。然而與常溫固態金屬情形不同，對于高溫金屬或合金熔體的密度，迄今為止還沒有方便、快捷的測量手段。在過去的幾百年間，人們已經測量和積累了部分的液態純金屬和二元合金密度的數據，但由于技術條件的限制，比較可靠的數據還僅限于普通的低熔點金屬及其合金，對于其他金屬或合金，由于金屬化學活性太強或熔點太高，精確的熔體密度值還有待測量。總而言之，已有的液態金屬或合金的密度數據，無論是精度上還是數量上都還遠不能滿足科學研究和工程應用的要求。

在液態金屬和合金密度的測量技術方面，目前比較常見的測量方法主要有Archimedean法、密度計法和膨脹計法等。但這些方法都有不同程度的缺陷和不足。如Archimedean法要求液態金屬實驗的體積較大，而且實驗輔助材料的選取困難，限制因素較多；而對于膨脹計法，表面張力的存在毫無疑問會影響實驗的測量精度。因此，為了促進液態金屬和合金相關理論和應用的發展，獲得更多、更精確的液態金屬和合金的密度數據，需要開發出一種操作簡單方便、測量范圍廣、測量精度高的熔體密度測量設備及測量技術。

發明內容

本發明為了克服現有技術存在的不足之處，提出了一種液態金屬密度的測量設備及測量 方法，以期能利用操作簡單、測量方便的測量設備獲得精確度高的液態金屬和合金的熔體密度數據，從而能為液態金屬和合金的相關理論研究和工程應用提供可靠的技術支持和數據支撐。

本發明為解決技術問題采用如下技術方案：

本發明一種液態金屬密度測量設備的特點是包括：頂板、上端石英管、待測試金屬樣品、下端石英管、固定石墨塊和滑動塊；

由所述頂板、滑動塊和固定石墨塊按從上到下的順序構成主體模塊；所述滑動塊在所述頂板和固定石墨塊之間為水平可移動結構；

在所述滑動塊的軸向位置處設置有所述上端石英管；在所述固定石墨塊的中心沿軸向位置處設置有所述下端石英管；在所述固定石墨塊內，處于所述下端石英管的下方設置有調節頂桿；

所述上端石英管與所述下端石英管能在所述滑動塊的作用下形成第一工作位和第二工作位；

所述第一工作位為：所述上端石英管與所述下端石英管在互相對接的位置處，從而能形成一整體空腔；在所述整體空腔內設置有所述待測試金屬樣品；

所述第二工作位為：所述上端石英管與所述下端石英管在互相錯開的位置處。

本發明一種液態金屬密度測量設備的應用的特點是應用于真空測量系統中；所述真空測量系統包括：計算機、加熱電路和測溫電路、真空腔體、金屬加熱臺、T字頭推桿、冷卻循環系統、真空系統以及通訊溫控儀和交流變壓器組合電路；

在所述真空腔體內設置有所述金屬加熱臺，在所述金屬加熱臺中設置有所述液態金屬密度測量設備；

所述T字頭推桿貫穿所述真空腔體的側壁；并與所述滑動塊固定連接，從而利用所述T字頭推桿使得所述滑動塊能在所述主體模塊中滑動，從而形成第一工作位與第二工作位；

所述真空腔體分別與所述冷卻循環系統和所述真空系統相連通；

所述通訊溫控儀和交流變壓器組合電路與所述計算機相連通，并通過所述加熱電路和測溫電路與所述金屬加熱臺相連通；