CN100449285C - 用于金属材料表面纳米化过程试样温度测量的装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于金属材料表面纳米化过程试样温度测量的装置，包括试样装卡和温度测量部分，试样装卡部分包括顶板、侧壁板、底板、压板、顶紧螺栓、沉头螺栓，侧壁板与顶板固定连接，底板与侧壁板通过沉头螺栓紧固，顶板与压板通过顶紧螺栓连接，试样放在底板上、压板放在试样上，试样由压板通过顶紧螺栓压紧固定；温度测量部分包括热电偶和温度记录仪，热电偶的探头固定于试样装卡部分之中，温度记录仪位于试样装卡部分之外，热电偶与温度记录仪通过导线连接，热电偶可以为单个或两个。本发明可以装卡各种不同厚度的块状金属材料，并对金属材料整体或者发生纳米化的表面在强烈塑性变形过程中的真实温度变化进行测量和记录，有利于进行温度的控制。

Description

用于金属材料表面纳米化过程试样温度测量的装置
技术领域
本发明涉及一种温度测量装置，具体涉及一种用于金属材料表面纳米化过程试样温度测量的装置。属于金属材料技术领域。
背景技术
金属材料的晶粒尺寸减小到纳米级(小于100nm)时，便具有独特的力学、物理、化学等性能。目前最常用的使金属材料表面纳米化的方法是表面机械研磨处理。但是，在金属材料经受强烈塑性变形产生纳米化的过程中，材料的温度会升高，特别是在材料的表面。在金属材料的强烈塑性变形过程中，位错的运动及回复是和温度紧密联系的，是一个热平衡的过程。因此，纳米化过程中温度的作用很重要。此外，形成的纳米晶粒对温度也很敏感，从能量的角度看，纳米晶体具有高的过剩能量，处于不稳定的状态，具有晶粒长大的趋势，从热稳定性的角度来看，纳米晶体的热稳定性是纳米晶体的一个亟待解决的问题。此外，对于某些室温塑性较差的材料，其在一定的温度范围内具有较好的塑性，因此在一定温度下进行变形是这类材料进行塑性变形的必需条件。
经查新发现，成都新晶格科技有限责任公司生产了一种SNC-I型金属材料表面纳米化试验机，在这种试验机中，其采用的装卡方式是将试样放置在固定的样品台上，然后将掩板放置在样品上，通过螺栓将掩板与样品台连接从而固定样品，其温度测量方式是将热电偶的探头固定在样品台上的空隙处，由温度表显示测量得到的温度，采用这种方式测量得到的是振动腔体内的环境温度，这个温度与强烈塑性变形过程中金属材料自身的温度变化存在较大差异，不能完全反映试样强烈塑性变形过程中真实的温度变化，由于温度测量的不准确，温度实际上成为了一个不可控制的工艺因素，导致金属材料表面纳米化的试验基本上只能在室温下进行的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于金属材料表面纳米化过程试样温度测量的装置，使其能够准确测量强烈塑性变形过程中试样的实际温度，从而为了解组织变化规律和提供温度控制反馈提供准确信息。
本发明是通过如下技术方案实现的，本发明包括试样装卡和温度测量两个部分；试样装卡部分包括顶板、侧壁板、底板、压板、顶紧螺栓、沉头螺栓，顶板与侧壁板固定连接，底板与侧壁板通过沉头螺栓紧固，采用沉头螺栓可以避免强烈变形过程中螺栓对金属材料试样表面的污染，顶板与压板通过顶紧螺栓连接，试样放置在底板上，压板放置在试样上，试样由压板通过顶紧螺栓压紧固定，防止在表面纳米化过程中发生脱落，这种装卡方式可以适用于各种不同厚度的块状金属材料试样，装卸方便灵活；温度测量部分包括热电偶和温度记录仪，热电偶的探头固定于试样装卡部分之中，所述的热电偶可以采用单个或两个，当采用单个热电偶时，热电偶的探头被固定在压板、侧壁板或底板上，与试样的上表面、侧表面或下表面紧密接触，当采用两个热电偶时，两个热电偶的探头分别被固定在压板和底板上，与试样的上表面和下表面紧密接触，温度记录仪位于试样装卡部分之外，热电偶与温度记录仪连接，并将测量得到的温度信号传递给温度记录仪，这种测量方式可以测量强烈塑性变形过程中，试样整体和纳米化处理表面的真实温度变化，并通过温度记录仪记录下温度随时间的变化曲线。
本发明针对目前金属材料表面纳米化过程中采用的温度测量方式进行了改进，本发明可以装卡各种不同厚度的块状金属材料，并对金属材料整体或者发生纳米化的表面在强烈塑性变形过程中的真实温度变化进行测量和记录，且可以在获得强烈塑性变形过程中试样的真实温度变化后，通过模拟计算试样内部的温度梯度分布，对于了解试样的组织演变具有积极的意义，而且为在不同温度下进行纳米化处理提供了真实的温度信息，有利于进行温度的控制。
附图说明
图1为本发明结构示意图
具体实施方式
下面对本发明的一实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图所示，本实施例包括试样装卡部分和温度测量部分；试样装卡部分包括顶板1、侧壁板2、底板3、压板4和顶紧螺栓5、沉头螺栓6，顶板1与侧壁板2固定连接，底板3与侧壁板2通过沉头螺栓6紧固，采用沉头螺栓6可以避免强烈变形过程中螺栓对试样表面的污染，顶紧螺栓5通过顶板1上的螺纹孔与压板4连接，试样放置在底板3上，压板4放置在试样上，试样由压板4通过顶紧螺栓5压紧固定，防止在强烈塑性变形过程中发生脱落，这种装卡方式可以适用于各种不同厚度的块状金属材料试样，装卸方便灵活；温度测量部分包括热电偶7和温度记录仪8，热电偶7的探头固定于试样装卡部分之中，温度记录仪8位于试样装卡部分之外，热电偶7与温度记录仪8通过导线连接，并将测量得到的温度信号传递给温度记录仪8，由温度记录仪8直接显示温度的数值或者打印出温度随时间变化的曲线。
热电偶7的探头的固定方式有以下四种：第一种，固定于压板4上，与试样的上表面接触，将热电偶的探头的固定在这个位置可以测量材料整体的真实温度；第二种，固定于侧壁板2上，与试样的侧表面接触，将热电偶的探头的固定在这个位置同样测量的是材料变形过程中整体的真实温度变化；第三种，固定于底板3上，与试样的下表面(即纳米化表面)接触，将热电偶的探头固定在这个位置可以测量强烈塑性变形过程中材料发生纳米化表面的真实温度变化；第四种，同时将一个热电偶的探头固定于压板4上、与试样的上表面接触，以及另一个热电偶的探头固定于底板3上、与试样的下表面接触。前三种方式采用单个热电偶，第四种方式同时采用两个热电偶，可以获得更加准确的温度梯度分布的信息。采用第四种方式不仅可以分别获得强烈塑性变形过程中试样发生纳米化表面和材料整体的真实温度，而且可以模拟计算得到试样内部的温度梯度分布。这对于在一定温度下进行表面纳米化试验时深入了解微观组织变化的特征具有重要的意义。

Claims (4)

1、一种用于金属材料表面纳米化过程试样温度测量的装置，包括：试样装卡和温度测量两个部分，其特征在于，所述的试样装卡部分包括顶板、侧壁板、底板、压板、顶紧螺栓和沉头螺栓，侧壁板与顶板固定连接，底板与侧壁板通过沉头螺栓紧固，顶板与压板通过顶紧螺栓连接，试样放置在底板上、压板放置在试样上，试样由压板通过顶紧螺栓压紧固定；温度测量部分包括热电偶和温度记录仪，热电偶的探头固定于试样装卡部分之中，温度记录仪位于试样装卡部分之外，热电偶与温度记录仪连接，热电偶的探头与试样紧密接触。
2、根据权利要求1所述的用于金属材料表面纳米化过程试样温度测量的装置，其特征是，所述的热电偶为单个或两个。
3、根据权利要求2所述的用于金属材料表面纳米化过程试样温度测量的装置，其特征是，当热电偶为单个时，热电偶的探头被固定在压板、侧壁板或底板上。
4、根据权利要求2所述的用于金属材料表面纳米化过程试样温度测量的装置，其特征是，当热电偶为两个时，两个热电偶的探头分别被固定在试样装卡部分的压板和底板上。
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