CN105572164A - 用于磁致冷却对比的永磁体试验装置及测量方法 - Google Patents

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    • G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity

Abstract

本发明公开了用于磁致冷却对比的永磁体试验装置及测量方法，包括夹持器、环形永磁体、待测试样、热电偶传感器、工作台；所述工作台设有上下导通的套孔，所述环形永磁体可拆卸地装接在所述套孔的外侧，并使该套孔的内侧形成磁场；所述待测试样可拆卸地装接于所述夹持器，且该待测试样可伸入所述套孔；所述热电偶传感器装接于所述待测试样的表面。本发明提供了一种用于研究磁致冷却效应的试验装置，通过替换环形永磁体，实现对比待测试样在充磁和不充磁的条件下温度下降的快慢。

Description

用于磁致冷却对比的永磁体试验装置及测量方法
技术领域
本发明涉及一种用于磁致冷却对比的永磁体试验装置及测量方法。
背景技术
磁场辅助加工作为开展较早的一种能量场辅助方法，因其加工成本低，外加场容易移除等优点，得到了广泛的应用。磁场主要通过磁致效应来影响加工过程，磁致效应包括磁致伸缩，磁致冷却，磁致相变等。磁致冷却效应主要表现在，导磁材料在消磁的过程中发生磁畴方向的混乱，这个过程会吸收大量的热，同时这个吸热过程发生在材料内部，不需要传热过程，因此冷却效率和冷却速度均很高。磁致冷却效应对于绝热状况下热能的耗散有明显帮助，因此可能通过连续的外界充磁(主动充磁)和切削热消磁(被动消磁)，快速、有效地带走加工区域的热量，降低加工区域产生的局部高温。1881年Warburg首先观察到金属铁在外加磁场中的热效应，1895年Langeviz发现了磁热效应。1918年Weiss首次发现铁磁体绝热磁化会伴随着可逆的温度改变。1926年Debye等人提出利用绝热退磁降温方法获取低温。1933年Giangue等人采用磁性材料做为工质，用等温磁化和绝热退磁方法获得1K以下的低温。研究磁致冷却效应需要对比试样在有无充磁的条件下温度下降的快慢，通过实验测得充磁条件下和不充磁条件下的试样温降曲线，利用磁能和热能的相关理论，研究在磁致冷却效应中磁能和热能的相互关系。因此为了研究磁致冷却效应，对比充磁和不充磁的条件下温度下降的快慢，需要用于磁致冷却对比的永磁体试验装置。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种用于研究磁致冷却效应的试验装置，通过替换环形永磁体，实现对比待测试样在充磁和不充磁的条件下温度下降的快慢。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：
用于磁致冷却对比的永磁体试验装置，包括夹持器、环形永磁体、待测试样、热电偶传感器、工作台；所述工作台设有上下导通的套孔，所述环形永磁体可拆卸地装接在所述套孔的外侧，并使该套孔的内侧形成磁场；所述待测试样可拆卸地装接于所述夹持器，通过将所述夹持器配合于所述套孔，可将所述待测试样置入套孔内的磁场中；所述热电偶传感器装接于所述待测试样的表面。
作为一种优选，还包括与所述环形永磁体形状相同的环形金属件，所述环形金属件可拆卸地装接在所述套孔的外侧。
作为一种优选，所述待测试样的表面设有供所述感温探头安装的凹槽。
作为一种优选，还包括环形固定件，该环形固定件的设有可与所述套孔相导通的连通孔；所述环形永磁体卡装于所述环形固定件外侧后，装接在所述套孔的外侧；所述环形金属件卡装于所述环形固定件外侧后，装接在所述套孔的外侧。
作为一种优选，所述环形固定件和夹持器为抗磁性材料。所述抗磁性材料为铝、钛合金等。
作为一种优选，所述待测试样设有螺纹连接部，所述待测试样通过该螺纹连接部锁接于所述夹持器。
一种磁致冷却对比的测量方法，使用上述的用于磁致冷却对比的永磁体试验装置，包括以下步骤：
(1)将所述环形永磁体装接在所述套孔的外侧；
(2)将待测试样加热至预设温度T并保温，保温时间为t1，之后将待测试样装接于所述夹持器，并伸入所述套孔；
(3)将所述热电偶传感器装接于所述待测试样的表面，并在测量时间t2内测量待测试样的温度变化情况；
(4)将环形永磁体取下，将环形金属件装接在所述套孔的外侧，重复步骤(2)、(3)。
作为一种优选，预设温度T不低于300℃。
作为一种优选，保温时间t1不低于10min。
作为一种优选，所述测量时间t2根据初始温度和降温速率确定。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种用于研究磁致冷却效应的试验装置，通过替换环形永磁体，实现对比待测试样在充磁和不充磁的条件下温度下降的快慢，装置结构简单，测量效果好；同时也给研究人员提供了一种新的测量方法和研究思路。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的用于磁致冷却对比的永磁体试验装置及测量方法不局限于实施例。
附图说明
图1是本发明的爆炸示意图；
图2是本发明的俯视图；
图3是本发明的待测试样的结构示意图；
图4是本发明的DT4C纯铁温降对比实验的温降曲线图。
具体实施方式
实施例
请参见图1至图3所示，本发明的用于磁致冷却对比的永磁体试验装置，包括夹持器6、环形永磁体1、待测试样5、热电偶传感器、工作台4；所述工作台4设有上下导通的套孔41，所述环形永磁体1可拆卸地装接在所述套孔41的外侧，并使该套孔41的内侧形成磁场；所述待测试样5可拆卸地装接于所述夹持器6，通过将所述夹持器6配合于所述套孔41，可将所述待测试样5置入套孔41内的磁场中；所述热电偶传感器装接于所述待测试样5的表面。
更进一步的，还包括与所述环形永磁体1形状相同的环形金属件2，所述环形金属件2可拆卸地装接在所述套孔41的外侧。
更进一步的，所述待测试样5的表面设有供所述感温探头安装的凹槽52。
更进一步的，还包括环形固定件3，该环形固定件3的设有可与所述套孔41相导通的连通孔31；所述环形永磁体1卡装于所述环形固定件3外侧后，装接在所述套孔41的外侧；所述环形金属件2卡装于所述环形固定件3外侧后，装接在所述套孔41的外侧。
更进一步的，所述环形固定件3和夹持器6为抗磁性材料。所述抗磁性材料为铝、钛合金等。
更进一步的，所述待测试样5设有螺纹连接部51，所述待测试样5通过该螺纹连接部51锁接于所述夹持器6。
一种磁致冷却对比的测量方法，使用上述的用于磁致冷却对比的永磁体试验装置，包括以下步骤：
(1)将所述环形永磁体1装接在所述套孔的外侧41；
(2)将待测试样5加热至预设温度T并保温，保温时间为t1，之后将待测试样5装接于所述夹持器6，并伸入所述套孔41；
(3)将所述热电偶传感器装接于所述待测试样5的表面，并在测量时间t2内测量待测试样5的温度变化情况；
(4)将环形永磁体1取下，将环形金属件2装接在所述套孔的外侧41，重复步骤(2)、(3)。
更进一步的，预设温度T不低于300℃。
更进一步的，保温时间t1不低于10min。
更进一步的，所述测量时间t2根据初始温度和降温速率确定。
图4为通过本发明的通电线圈试验装置所测量的，DT4C纯铁在预设温度T取500℃、保温时间t1取20min、测量时间t2取1000s时所获得的温降曲线图；通过图3的曲线可知，充磁状态下，DT4C纯铁的温降速度有明显加快。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的用于磁致冷却对比的永磁体试验装置及测量方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.用于磁致冷却对比的永磁体试验装置，其特征在于，包括夹持器、环形永磁体、待测试样、热电偶传感器、工作台；所述工作台设有上下导通的套孔，所述环形永磁体可拆卸地装接在所述套孔的外侧，并使该套孔的内侧形成磁场；所述待测试样可拆卸地装接于所述夹持器，通过将所述夹持器配合于所述套孔，可将所述待测试样置入套孔内的磁场中；所述热电偶传感器装接于所述待测试样的表面。
2.根据权利要求1所述的用于磁致冷却对比的永磁体试验装置，其特征在于：还包括与所述环形永磁体形状相同的环形金属件，所述环形金属件可拆卸地装接在所述套孔的外侧。
3.根据权利要求1所述的用于磁致冷却对比的永磁体试验装置，其特征在于：所述待测试样的表面设有供所述感温探头安装的凹槽。
4.根据权利要求2所述的用于磁致冷却对比的永磁体试验装置，其特征在于：还包括环形固定件，该环形固定件的设有可与所述套孔相导通的连通孔；所述环形永磁体卡装于所述环形固定件外侧后，装接在所述套孔的外侧；所述环形金属件卡装于所述环形固定件外侧后，装接在所述套孔的外侧。
5.根据权利要求4所述的用于磁致冷却对比的永磁体试验装置，其特征在于：所述环形固定件和夹持器为抗磁性材料。
6.根据权利要求1所述的用于磁致冷却对比的永磁体试验装置，其特征在于：所述待测试样设有螺纹连接部，所述待测试样通过该螺纹连接部锁接于所述夹持器。
7.一种磁致冷却对比的测量方法，使用权利要求2至6中任一项所述的用于磁致冷却对比的永磁体试验装置，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将所述环形永磁体装接在所述套孔的外侧；
(2)将待测试样加热至预设温度T并保温，保温时间为t1，之后将待测试样装接于所述夹持器，并伸入所述套孔；
(3)将所述热电偶传感器装接于所述待测试样的表面，并在测量时间t2内测量待测试样的温度变化情况；
(4)将环形永磁体取下，将环形金属件装接在所述套孔的外侧，重复步骤(2)、(3)。
8.根据权利要求7所述的一种磁致冷却对比的测量方法，其特征在于：预设温度T不低于300℃。
9.根据权利要求7所述的一种磁致冷却对比的测量方法，其特征在于：保温时间t1不低于10min。
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