[發(fā)明專利]一種基于淬火膨脹儀進(jìn)行擴(kuò)散焊接膨脹測(cè)量的裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011275711.1
• 申請(qǐng)日: 2020-11-16
• 公開（公告）號(hào): CN112326722B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張俊艷;李一鳴;張利文;袁澤明;趙瑞超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N25/16
• 分類號(hào): G01N25/16
• 代理公司: 內(nèi)蒙古達(dá)爾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 15113
• 代理人: 郭磊

本發(fā)明公開了一種基于淬火膨脹儀進(jìn)行擴(kuò)散焊接膨脹測(cè)量的裝置及方法，該處理方法將淬火膨脹儀縱向應(yīng)變測(cè)量用剛玉或石英支架頂桿進(jìn)行改造以達(dá)到擴(kuò)散焊接用金屬樣品兩端可以施力的目的；將剛玉或石英支架頂桿與樣品接觸的端部增設(shè)耐高溫耐壓力套管部件，該耐高溫耐壓力套管端部在淬火膨脹儀支架作用力下與測(cè)試樣品兩端緊密接觸，該套管部件與力敏測(cè)量系統(tǒng)及力學(xué)控制系統(tǒng)連接，由力學(xué)控制系統(tǒng)控制施力大小，由力敏測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量施力大小同時(shí)反饋調(diào)控力學(xué)控制系統(tǒng)；本發(fā)明解決了現(xiàn)有淬火熱膨脹儀縱向應(yīng)變測(cè)量用剛玉或石英支架頂桿難以承力且高溫區(qū)空間窄小無法增設(shè)復(fù)雜部件的缺憾，拓展了淬火膨脹儀的應(yīng)用功能，且改造方法簡(jiǎn)便易行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬材料熱膨脹檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于淬火膨脹儀進(jìn)行擴(kuò)散焊接膨脹測(cè)量的裝置及方法。

背景技術(shù)

近年來隨著各產(chǎn)業(yè)科學(xué)與技術(shù)的開發(fā)與深入，新型材料不斷被發(fā)現(xiàn)與合成。在生產(chǎn)應(yīng)用中經(jīng)常碰到新材料與新材料自身或新材料與其它材料的連接問題，諸如金屬、合金、陶瓷等眾多功能性材料采用傳統(tǒng)的焊接方法很難實(shí)現(xiàn)可靠的連接。特別是一些特殊的高性能構(gòu)件的制造，往往需要把性能差異較大的異種材料，如金屬與金屬、金屬與陶瓷、金屬與玻璃等連接在一起，這用傳統(tǒng)的焊接方法難以實(shí)現(xiàn)良好的融接，而使得構(gòu)件性能大打折扣。為了滿足這種需求，擴(kuò)散焊接技術(shù)因其所具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)逐漸引起了研究人員的重視，成為焊接領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。迄今擴(kuò)散焊技術(shù)已開始應(yīng)用于同種、異種材料的焊接，其中，同種金屬、異種金屬，陶瓷/金屬等擴(kuò)散焊接構(gòu)件在航空航天、核工業(yè)、化工、軍工等領(lǐng)域已具有重要應(yīng)用，在不久的將來，擴(kuò)散焊技術(shù)必然將更廣泛推廣應(yīng)用于各行各業(yè)，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。特別是在3D打印技術(shù)（如激光熔焊金屬粉）不斷新興滲透于各大產(chǎn)業(yè)的這個(gè)時(shí)代，大規(guī)模工程注定無法一次性打印完成，擴(kuò)散焊技術(shù)是將次級(jí)打印與前級(jí)打印的同種或異種材料很好的融接方式之一，進(jìn)而保障3D打印技術(shù)無可比擬的無縫連接的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

材料的熱穩(wěn)定性與其熱膨脹系數(shù)有著緊密的聯(lián)系。金屬和合金在加熱和冷卻時(shí)將發(fā)生相變，特別是鋼，鋼是一種具有多型性相變的金屬，其高溫組織（奧氏體）及其產(chǎn)物（鐵素體、珠光體、貝氏體和馬氏體）具有不同比容，它的熱膨脹特性取決于其復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)，相變發(fā)生時(shí)組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化將引起其體積（尺寸）的改變。

擴(kuò)散焊接的技術(shù)特點(diǎn)是在真空條件下或在特定氣氛中將焊件緊密貼合，在一定的溫度控制和壓力控制下，使焊件接觸面之間的原子相互擴(kuò)散而形成連接。以LINSEIS的L78淬火淬火膨脹儀為例，此儀器采用的是磁感應(yīng)加熱方式，加熱時(shí)磁感應(yīng)線圈環(huán)套于加熱樣品上，樣品周圍空間僅1cm左右，高溫區(qū)的空間窄小無法增設(shè)復(fù)雜部件。

本發(fā)明所涉及的一種基于淬火膨脹儀進(jìn)行擴(kuò)散焊接膨脹測(cè)量的裝置及方法，在不影響淬火膨脹儀原有測(cè)量功能的前提下，對(duì)支架頂桿進(jìn)行簡(jiǎn)單改造處理，解決了淬火膨脹儀無法對(duì)擴(kuò)散焊接膨脹測(cè)量實(shí)時(shí)測(cè)量的缺憾，在模擬實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散焊接樣品的同時(shí)獲得實(shí)時(shí)膨脹曲線，在液氮的應(yīng)用下可以快速冷卻的方式將擴(kuò)散焊接不同進(jìn)程時(shí)段的組織結(jié)構(gòu)盡可能的保留下來。這種研究方法比傳統(tǒng)的先完成擴(kuò)散焊接過程后再對(duì)焊件進(jìn)行分析更能精準(zhǔn)解釋擴(kuò)散焊接的機(jī)理，從而精確掌控工藝參數(shù)以提升焊接構(gòu)件的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于淬火膨脹儀進(jìn)行擴(kuò)散焊接膨脹測(cè)量的裝置及方法；在不影響淬火膨脹儀原有測(cè)量功能的前提下，對(duì)支架頂桿進(jìn)行簡(jiǎn)單改造處理，解決了淬火膨脹儀無法對(duì)擴(kuò)散焊接膨脹測(cè)量實(shí)時(shí)測(cè)量的缺憾，在模擬實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散焊接樣品的同時(shí)獲得實(shí)時(shí)膨脹曲線，在液氮的應(yīng)用下可以快速冷卻的方式將擴(kuò)散焊接不同進(jìn)程時(shí)段的組織結(jié)構(gòu)盡可能的保留下來，拓展了淬火膨脹儀的應(yīng)用功能，且改造方法簡(jiǎn)便易行。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種基于淬火膨脹儀進(jìn)行擴(kuò)散焊接膨脹測(cè)量的裝置，包括支架頂桿、套管部件和對(duì)套管部件施加壓力的力學(xué)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述力學(xué)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與測(cè)量施力大小同時(shí)反饋調(diào)控的力學(xué)控制系統(tǒng)電連接；所述支架頂桿的端部套設(shè)有套管部件，套管部件的端部在淬火膨脹儀支架頂桿作用力下與測(cè)試樣品兩端緊密接觸；所述套管部件與力學(xué)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接；所述套管部件采用碳化鎢硬質(zhì)合金材料；套管部件的端部包覆鉭層，套管部件的外部包覆剛玉。