用於金屬材料表面納米化過程試樣溫度測量的裝置的製作方法
2023-10-04 20:01:29 8
專利名稱：用於金屬材料表面納米化過程試樣溫度測量的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種溫度測量裝置，具體涉及一種用於金屬材料表面納米化過程試樣溫度測量的裝置。屬於金屬材料技術領域。
背景技術：
金屬材料的晶粒尺寸減小到納米級(小於100nm)時，便具有獨特的力學、物理、化學等性能。目前最常用的使金屬材料表面納米化的方法是表面機械研磨處理。但是，在金屬材料經受強烈塑性變形產生納米化的過程中，材料的溫度會升高，特別是在材料的表面。在金屬材料的強烈塑性變形過程中，位錯的運動及回復是和溫度緊密聯繫的，是一個熱平衡的過程。因此，納米化過程中溫度的作用很重要。此外，形成的納米晶粒對溫度也很敏感，從能量的角度看，納米晶體具有高的過剩能量，處於不穩定的狀態，具有晶粒長大的趨勢，從熱穩定性的角度來看，納米晶體的熱穩定性是納米晶體的一個亟待解決的問題。此外，對於某些室溫塑性較差的材料，其在一定的溫度範圍內具有較好的塑性，因此在一定溫度下進行變形是這類材料進行塑性變形的必需條件。
經查新發現，成都新晶格科技有限責任公司生產了一種SNC-I型金屬材料表面納米化試驗機，在這種試驗機中，其採用的裝卡方式是將試樣放置在固定的樣品臺上，然後將掩板放置在樣品上，通過螺栓將掩板與樣品臺連接從而固定樣品，其溫度測量方式是將熱電偶的探頭固定在樣品臺上的空隙處，由溫度表顯示測量得到的溫度，採用這種方式測量得到的是振動腔體內的環境溫度，這個溫度與強烈塑性變形過程中金屬材料自身的溫度變化存在較大差異，不能完全反映試樣強烈塑性變形過程中真實的溫度變化，由於溫度測量的不準確，溫度實際上成為了一個不可控制的工藝因素，導致金屬材料表面納米化的試驗基本上只能在室溫下進行的。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術中的不足，提供一種用於金屬材料表面納米化過程試樣溫度測量的裝置，使其能夠準確測量強烈塑性變形過程中試樣的實際溫度，從而為了解組織變化規律和提供溫度控制反饋提供準確信息。
本發明是通過如下技術方案實現的，本發明包括試樣裝卡和溫度測量兩個部分；試樣裝卡部分包括頂板、側壁板、底板、壓板、頂緊螺栓、沉頭螺栓，頂板與側壁板固定連接，底板與側壁板通過沉頭螺栓緊固，採用沉頭螺栓可以避免強烈變形過程中螺栓對金屬材料試樣表面的汙染，頂板與壓板通過頂緊螺栓連接，試樣放置在底板上，壓板放置在試樣上，試樣由壓板通過頂緊螺栓壓緊固定，防止在表面納米化過程中發生脫落，這種裝卡方式可以適用於各種不同厚度的塊狀金屬材料試樣，裝卸方便靈活；溫度測量部分包括熱電偶和溫度記錄儀，熱電偶的探頭固定於試樣裝卡部分之中，所述的熱電偶可以採用單個或兩個，當採用單個熱電偶時，熱電偶的探頭被固定在壓板、側壁板或底板上，與試樣的上表面、側表面或下表面緊密接觸，當採用兩個熱電偶時，兩個熱電偶的探頭分別被固定在壓板和底板上，與試樣的上表面和下表面緊密接觸，溫度記錄儀位於試樣裝卡部分之外，熱電偶與溫度記錄儀連接，並將測量得到的溫度信號傳遞給溫度記錄儀，這種測量方式可以測量強烈塑性變形過程中，試樣整體和納米化處理表面的真實溫度變化，並通過溫度記錄儀記錄下溫度隨時間的變化曲線。
本發明針對目前金屬材料表面納米化過程中採用的溫度測量方式進行了改進，本發明可以裝卡各種不同厚度的塊狀金屬材料，並對金屬材料整體或者發生納米化的表面在強烈塑性變形過程中的真實溫度變化進行測量和記錄，且可以在獲得強烈塑性變形過程中試樣的真實溫度變化後，通過模擬計算試樣內部的溫度梯度分布，對於了解試樣的組織演變具有積極的意義，而且為在不同溫度下進行納米化處理提供了真實的溫度信息，有利於進行溫度的控制。
圖1為本發明結構示意圖具體實施方式
下面對本發明的一實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。
如圖所示，本實施例包括試樣裝卡部分和溫度測量部分；試樣裝卡部分包括頂板1、側壁板2、底板3、壓板4和頂緊螺栓5、沉頭螺栓6，頂板1與側壁板2固定連接，底板3與側壁板2通過沉頭螺栓6緊固，採用沉頭螺栓6可以避免強烈變形過程中螺栓對試樣表面的汙染，頂緊螺栓5通過頂板1上的螺紋孔與壓板4連接，試樣放置在底板3上，壓板4放置在試樣上，試樣由壓板4通過頂緊螺栓5壓緊固定，防止在強烈塑性變形過程中發生脫落，這種裝卡方式可以適用於各種不同厚度的塊狀金屬材料試樣，裝卸方便靈活；溫度測量部分包括熱電偶7和溫度記錄儀8，熱電偶7的探頭固定於試樣裝卡部分之中，溫度記錄儀8位於試樣裝卡部分之外，熱電偶7與溫度記錄儀8通過導線連接，並將測量得到的溫度信號傳遞給溫度記錄儀8，由溫度記錄儀8直接顯示溫度的數值或者列印出溫度隨時間變化的曲線。
熱電偶7的探頭的固定方式有以下四種第一種，固定於壓板4上，與試樣的上表面接觸，將熱電偶的探頭的固定在這個位置可以測量材料整體的真實溫度；第二種，固定於側壁板2上，與試樣的側表面接觸，將熱電偶的探頭的固定在這個位置同樣測量的是材料變形過程中整體的真實溫度變化；第三種，固定於底板3上，與試樣的下表面(即納米化表面)接觸，將熱電偶的探頭固定在這個位置可以測量強烈塑性變形過程中材料發生納米化表面的真實溫度變化；第四種，同時將一個熱電偶的探頭固定於壓板4上、與試樣的上表面接觸，以及另一個熱電偶的探頭固定於底板3上、與試樣的下表面接觸。前三種方式採用單個熱電偶，第四種方式同時採用兩個熱電偶，可以獲得更加準確的溫度梯度分布的信息。採用第四種方式不僅可以分別獲得強烈塑性變形過程中試樣發生納米化表面和材料整體的真實溫度，而且可以模擬計算得到試樣內部的溫度梯度分布。這對於在一定溫度下進行表面納米化試驗時深入了解微觀組織變化的特徵具有重要的意義。
權利要求
1.一種用於金屬材料表面納米化過程試樣溫度測量的裝置，包括試樣裝卡和溫度測量兩個部分，其特徵在於，所述的試樣裝卡部分包括頂板、側壁板、底板、壓板、頂緊螺栓、沉頭螺栓，側壁板與頂板固定連接，底板與側壁板通過沉頭螺栓緊固，頂板與壓板通過頂緊螺栓連接，試樣放置在底板上、壓板放置在試樣上，試樣由壓板通過頂緊螺栓壓緊固定；溫度測量部分包括熱電偶和溫度記錄儀，熱電偶的探頭固定於試樣裝卡部分之中，溫度記錄儀位於試樣裝卡部分之外，熱電偶與溫度記錄儀連接。
2.根據權利要求1所述的用於金屬材料表面納米化過程試樣溫度測量的裝置，其特徵是，所述的熱電偶為單個或兩個。
3.根據權利要求2所述的用於金屬材料表面納米化過程試樣溫度測量的裝置，其特徵是，當熱電偶為單個時，熱電偶的探頭被固定在壓板、側壁板或底板上，與試樣的上表面、側表面或下表面緊密接觸。
4.根據權利要求2所述的用於金屬材料表面納米化過程試樣溫度測量的裝置，其特徵是，當熱電偶為兩個時，兩個熱電偶的探頭分別被固定在試樣裝卡部分的壓板和底板上，與試樣的上表面和下表面緊密接觸。
全文摘要
一種用於金屬材料表面納米化過程試樣溫度測量的裝置，包括試樣裝卡和溫度測量部分，試樣裝卡部分包括頂板、側壁板、底板、壓板、頂緊螺栓、沉頭螺栓，側壁板與頂板固定連接，底板與側壁板通過沉頭螺栓緊固，頂板與壓板通過頂緊螺栓連接，試樣放在底板上、壓板放在試樣上，試樣由壓板通過頂緊螺栓壓緊固定；溫度測量部分包括熱電偶和溫度記錄儀，熱電偶的探頭固定於試樣裝卡部分之中，溫度記錄儀位於試樣裝卡部分之外，熱電偶與溫度記錄儀通過導線連接，熱電偶可以為單個或兩個。本發明可以裝卡各種不同厚度的塊狀金屬材料，並對金屬材料整體或者發生納米化的表面在強烈塑性變形過程中的真實溫度變化進行測量和記錄，有利於進行溫度的控制。
文檔編號G01K7/02GK101038215SQ20071003730
公開日2007年9月19日 申請日期2007年2月8日 優先權日2007年2月8日
發明者任江偉, 單愛黨, 劉俊亮, 張俊寶, 宋洪偉, 韋媛 申請人:上海交通大學