一種帶有同步快速水淬功能的高溫原位電阻測量儀及其測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及本發(fā)明屬于金屬材料性能測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于金屬材料高溫原位電阻測量并可進(jìn)行同步快速水淬的儀器，本發(fā)明還涉及該儀器的使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)尤其是電力行業(yè)的快速發(fā)展，具有良好可加工性和優(yōu)異導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能的導(dǎo)電材料越來越受到科研工作者的關(guān)注。銅及銅合金因優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐蝕、電聯(lián)結(jié)、電接觸、環(huán)境友善性等特點(diǎn)成為冶金工業(yè)、真空斷路器、電氣化鐵路連接線、引線框架材料的重要基本材料。Cu-N1-Si合金因較理想的強(qiáng)度與導(dǎo)電率組合、無磁性、無焦耳熱、較好的耐磨性被認(rèn)為是最具有應(yīng)用前景的潛在銅基材料。這些材料的應(yīng)用環(huán)境都面臨著溫度的變化，且隨著溫度變化其電阻也會隨之發(fā)生變化，導(dǎo)電率變化的本質(zhì)是溫度變化過程中合金相變行為的變化，探宄溫度、相變機(jī)制與電導(dǎo)率的關(guān)系，并依此對導(dǎo)電率進(jìn)行控制可較大范圍拓展銅及銅合金的應(yīng)用領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明專利的目的在于提供一種帶有同步快速水淬功能的高溫原位電阻測量儀，其特征在于，包括原位電阻測量設(shè)備(I)、同步快速水淬設(shè)備和同步控制箱(2)三部分；
[0004]所述原位電阻測量設(shè)備(I)連接原位電阻測量試樣(3)的兩端，該原位電阻測量試樣(3)位于臥式電阻爐(4)內(nèi)部，該臥式電阻爐(4)的一側(cè)和真空泵(5)相連，該臥式電阻爐(4)的另一側(cè)和同步控制箱(2)的一端相連；
[0005]所述同步快速水淬設(shè)備包括立式電阻爐(6)、水淬式樣裝置(7)、快速水淬箱(8)，所述水淬式樣裝置(X)位于立式電阻爐(6)的側(cè)壁部，快速水淬箱(8)位于立式電阻爐(6)的下部，所述立式電阻爐(6)與同步控制箱(2)的另一端相連。
[0006]所述原位電阻測量設(shè)備(I)的上部具有PC機(jī)(9)。
[0007]所述原位電阻測量設(shè)備(I)為臥式電阻爐，爐腔體為鋼結(jié)構(gòu)的臥式圓筒腔；同步快速水淬設(shè)備(7)包括立式電阻爐和水箱，該立式電阻爐腔體為鋼結(jié)構(gòu)組成的立式方體腔，水箱為鋼結(jié)構(gòu)的尺寸與立式電阻爐長、寬相等的水槽；同步快速水淬設(shè)備中的試樣存放裝置為在立式電阻爐一側(cè)開10個與立式電阻爐腔體寬度相等、厚2mm的方形孔，方形孔深度一直延伸到立式電阻爐方體腔內(nèi)部，在方形孔中插入10個可抽拉的鋼結(jié)構(gòu)擋板，試樣存放于鋼板之上。
[0008]根據(jù)前所述的帶有同步快速水淬功能的高溫原位電阻測量儀，其特征還在于，具體操作步驟如下:
[0009]步驟1，將待測樣品根據(jù)實(shí)際需求加工成棒狀或方塊狀試樣，棒狀試樣尺寸為:長度50-200mm、直徑2_5mm，方塊狀試樣尺寸為:長50-200mm、寬2_5mm、高2_5mm ；
[0010]步驟2，將原位電阻測量的待測樣品通過夾具和導(dǎo)線與原位電阻測量設(shè)備(I)連接，并放入原位電阻測量設(shè)備(I)的臥式電阻爐(4)中，用真空泵(5)除去臥式電阻爐(4)中的空氣，并向臥式電阻爐(4)通入高純氬氣；
[0011]步驟3，將需要進(jìn)行同步快速水淬測試的樣品放入同步快速水淬設(shè)備的樣品存放裝置中；
[0012]步驟4，開啟同步控制箱(2)主控程序，設(shè)置升溫或降溫速度，同時(shí)開啟測溫裝置、電阻測量裝置、信號采集與放大裝置、信號處理和輸出裝置，測量試樣加熱或冷卻過程中的電阻值，得到樣品電阻與溫度、時(shí)間的關(guān)系曲線；
[0013]步驟5，在步驟4的測量過程中，根據(jù)電阻-溫度和電阻-時(shí)間的關(guān)系曲線，當(dāng)感興趣的電阻變化點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)，立即將快速水淬裝置側(cè)面從下往上已經(jīng)水淬的擋板和尚未水淬的第一個擋板拉出，當(dāng)聽見試樣掉入冷卻水箱后立即關(guān)閉所有拉開的擋板。
[0014]有益效果:
[0015]原位電阻測量設(shè)備、同步快速水淬設(shè)備采用同一個控制箱，可保障原位電阻測量試樣和同步快速水淬試樣在加熱或冷卻的任意時(shí)刻溫度相同，控制箱升溫與降溫速度均可通過主控程序進(jìn)行設(shè)置；
[0016]同步快速水淬裝置的水淬擋板有10個，從下往上依次為1-10#號擋板，即一次實(shí)驗(yàn)最多可對10個感興趣電阻點(diǎn)進(jìn)行樣品水淬；放試樣前對試樣進(jìn)行編號，從下往上依次放置，操作順序?yàn)楫?dāng)?shù)贗個感興趣電阻點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)抽出1#擋板，聽到試樣落水聲時(shí)立即關(guān)閉1#擋板，當(dāng)?shù)?個感興趣電阻點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)，先抽出1#擋板，再連續(xù)抽出2#擋板，聽到試樣落水聲時(shí)立即關(guān)閉1-2#擋板，當(dāng)?shù)?個感興趣電阻點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)，先抽出第1-2#擋板，再連續(xù)抽出3#擋板，聽到試樣落水聲時(shí)立即關(guān)閉1-3#擋板，后面的實(shí)驗(yàn)依次類推。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明操作簡單，測試結(jié)果精準(zhǔn)；本發(fā)明可以在試樣加熱和冷卻過程中測量樣品電阻值，得到試樣電阻-溫度及電阻-時(shí)間的關(guān)系曲線，這是目前市場上現(xiàn)有電阻測量儀所不具備的功能；本發(fā)明通過一個控制箱同時(shí)控制原位電阻測量設(shè)備和同步快速水淬設(shè)備，在對試樣進(jìn)行加熱和冷卻測電阻的過程中可以利用同步快速水淬設(shè)備對感興趣的電阻點(diǎn)進(jìn)行同步快速水淬，保留下該試樣在該電阻點(diǎn)的內(nèi)部顯微組織，通過后續(xù)微觀組織分析表征試樣相變機(jī)制對試樣電阻的影響。
【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖及實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
[0019]圖1(a)和圖1(b)為實(shí)施例1所得電阻-時(shí)間及電阻-溫度曲線；
[0020]圖2 (a)和圖2(b)為實(shí)施例2所得電阻-時(shí)間及電阻-溫度曲線；
[0021]圖3 (a)和圖3(b)為實(shí)施例3所得電阻-時(shí)間及電阻-溫度曲線；
[0022]圖4(a)和圖4(b)為實(shí)施例4所得電阻-時(shí)間及電阻-溫度曲線；
[0023]圖5 (a)和圖5(b)為實(shí)施例5所得電阻-時(shí)間及電阻-溫度曲線
[0024]圖6(a)_(d)為實(shí)施例3所得的Cu-N1-Si合金降溫過程中不同階段(電阻變化點(diǎn))的同步水淬試樣的顯微組織圖；
[0025]圖7是本發(fā)明儀器示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0027]—種帶有同步快速水淬功能的高溫原位電阻測量儀，其特征在于，包括原位電阻測量設(shè)備(I)、同步快速水淬設(shè)備和同步控制箱(2)三部分；
[0028]所述原位電阻測量設(shè)備(I)連接原位電阻測量試樣(3)的兩端，該原位電阻測量試樣(3)位于臥式電阻爐(4)內(nèi)部，該臥式電阻爐(4)的一側(cè)和真空泵(5)相連，該臥式電阻爐(4)的另一側(cè)和同步控制箱(2)的一端相連；
[0029]所述同步快速水淬設(shè)備包括立式電阻爐(6)、水淬式樣裝置(7)、快速水淬箱(8)，所述水淬式樣裝置(X)位于立式電阻爐(6)的側(cè)壁部，快速水淬箱(8)位于立式電阻爐(6)的下部，所述立式電阻爐(6)與同步控制箱(2)的另一端相連。
[0030]所述原位電阻測量設(shè)備(I)的上部具有PC機(jī)(9)。
[0031]所述原位電阻測量設(shè)備(I)為臥式電阻爐，爐腔體為鋼結(jié)構(gòu)的臥式圓筒腔；同步快速水淬設(shè)備(7)包括立式電阻爐和水箱，該立式電阻爐腔體為鋼結(jié)構(gòu)組成的立式方體腔，水箱為鋼結(jié)構(gòu)的尺寸與立式電阻爐長、寬相等的水槽；同步快速水淬設(shè)備中的試樣存放裝置為在立式電阻爐一側(cè)開10個與立式電阻爐腔體寬度相等、厚2mm的方形孔，方形孔深度一直延伸到立式電阻爐方體腔內(nèi)部，在方形孔中插入10個可抽拉的鋼結(jié)構(gòu)擋板，試樣存放于鋼板之上。
[0032]根據(jù)前所述的帶有同步快速水淬功能的高溫原位電阻測量儀，其特征還在于，具體操作步驟如下:
[0033]步驟1，將待測樣品根據(jù)實(shí)際需求加工成棒狀或方塊狀試樣，棒狀試樣尺寸為:長度50-200mm、直徑2_5mm，方塊狀