CN107024669A - 一种测量样品条带在焦耳热处理过程中磁性特征的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及材料特性测试领域，一种测量样品条带在焦耳热处理过程中磁性特征的装置，主要包括电极、拾波线圈I、感应线圈I、感应线圈II、孔、热电偶、拾波线圈II、配重、平衡杆、机械负载、条带样品、亥姆霍兹线圈、用于提供退火处理电流的电源、退火电流线、电阻Rr、电缆I、电缆II、电缆III、热电偶的信号电压线、电缆IV、用于在测量磁滞循环时产生磁场H的电压放大器、实验控制平台、数据采集系统，拾波线圈I有2000匝，拾波线圈II有100匝；所述感应线圈I和所述感应线圈II位于所述拾波线圈I和所述拾波线圈II外围，条带样品两端夹在电极上，拾波线圈I和拾波线圈II的电流进入实验控制平台后进行后续分析，得到某个状态下的磁性特征。

Description

一种测量样品条带在焦耳热处理过程中磁性特征的装置
技术领域
本发明涉及材料特性测试领域，是一种研究软磁非晶和纳米晶体条带状样品的装置，特别是一种测量样品条带在焦耳热处理过程中磁性特征的装置。
背景技术
软磁材料主要用于制备变压器的铁芯、电动马达、各类传感器、电磁屏蔽材料等，非晶金属是指具有无序非平衡结构的材料，当受热时会演变为多种亚稳态，纳米晶体软磁性材料是其非晶前体的演变产物，为目前的新兴产业，这种材料的结构组成包含一系列纳米颗粒，直径在5nm到20nm之间，其磁性特征主要取决于纳米颗粒的尺寸、化学组成和晶体分数，这三种参数依赖于初始非晶合金的化学组成以及热处理过程。非晶阵列的作用是：提供纳米颗粒之间的磁性交换相互作用，并且改变材料的磁致弹性能，在一些情况中，磁性特征可以通过热机或热磁的加热处理来改善，因此，用于研究非晶和纳米晶体软磁材料的基础仪器，包括热处理炉和一些在高频或低频下测量材料磁性的仪器，测量饱和磁化，矫顽力，磁导率频率等。
发明内容
为了适应上述新兴产业纳米晶体软磁性材料的研究需要，本发明提供一种扫描结构系统和测量非晶和纳米晶体金属条带在短暂的焦耳热处理时的电磁特征的装置，仅通过一块样品，在较短时间内就能够得到材料在室温和高温下的与磁性相关的实验数据，使人们能够阐释合金中的结构变化，并确定最优的退火条件。
本发明所采用的技术方案是：
所述一种测量样品条带在焦耳热处理过程中磁性特征的装置主要包括电极、拾波线圈I、感应线圈I、感应线圈II、孔、热电偶、拾波线圈II、配重、平衡杆、机械负载、条带样品、亥姆霍兹线圈、用于提供退火处理电流的电源、退火电流线、电阻Rr、电缆I、电缆II、电缆III、热电偶的信号电压线、电缆IV、用于在测量磁滞循环时产生磁场H的电压放大器、实验控制平台、数据采集系统，所述拾波线圈I是低频线圈，所述拾波线圈II是高频线圈，所述拾波线圈I和所述拾波线圈II是分别缠绕在一个玻璃管外壁上的共线排列的线圈组，测试时所述条带样品置于所述玻璃管内，所述孔是所述热电偶的进口并位于所述拾波线圈I与拾波线圈II之间的所述玻璃管上，所述热电偶位于所述玻璃管内且附着于所述条带样品表面、并通过所述孔与所述热电偶的信号电压线相连；所述感应线圈I和所述感应线圈II分别用于产生低频的磁场以使用磁通技术获得磁滞循环曲线和用于产生高频磁场，结合锁相技术测量样品的磁导率，所述感应线圈I和所述感应线圈II是共线排列且互相缠绕在一起的线圈组；所述电缆I连接所述感应线圈I与电压放大器之间，所述实验控制平台分别通过所述电缆II连接所述感应线圈II、通过所述电缆III连接所述拾波线圈I、通过所述电缆IV连接所述拾波线圈II，所述拾波线圈I有2000匝，所述拾波线圈II有100匝；所述感应线圈I和所述感应线圈II位于所述拾波线圈I和所述拾波线圈II外围，所述条带样品两端夹在所述电极上，加上电流后能够进行焦耳热退火，所述条带样品下端加有所述机械负载、且配有所述配重、平衡杆以调节负载大小。
所述玻璃管材料可以用陶瓷或氧化铝替代；所述平衡杆采用带有阻尼的转轴，防止更换所述配重时产生振荡从而影响待测的所述条带样品的质量；所述感应线圈I和所述感应线圈II，可以采用先将两根电线绕成双股线后，再绕成螺旋状线圈，所述两根电线之间绝缘；所述热电偶采用点焊或陶瓷夹具的方式固定于所述条带样品表面。
所述亥姆霍兹线圈即一对线圈，用于产生均匀的恒定磁场，使这个磁场的均匀的区域较大，即可以在整个所述条带样品上有相同的磁场。其定义：如果有一对相同的载流圆线圈彼此平行且共轴，通以同方向电流，当线圈间距等于线圈半径时，两个载流线圈的总磁场在轴的中点附近的较大范围内是均匀的，亥姆霍兹线圈在生产和科研中有较大的实用价值，也常用于弱磁场的计量标准。所述共线排列：即一上一下均缠绕在同一个圆柱体上。
本发明的有益效果是：
在研究样品热处理过程诱导的各向异性时，又可以同时施加机械应力和磁场的作用，使用一块样品就可以通过确定相的出现来阐明其结构演化，并可以说明热处理区域来优化磁性特征，可以在对样品进行热处理的同时测量磁性，并同时监控电阻，通过在室温和高温条件下确定几种磁-电性质。
附图说明
下面结合本发明的图形进一步说明：
图1是本发明装置示意图之一；
图2是本发明装置示意图之二。
图中，1.电极，2.拾波线圈I，3.感应线圈I，4.感应线圈II，5.孔，6.热电偶，7.拾波线圈II，8.配重，9.平衡杆，10.机械负载，11.条带样品，12.亥姆霍兹线圈，13.电源，14.退火电流线，15.电阻Rr，16.电缆I，17.电缆II，18.电缆III，19.热电偶的信号电压线，20.电缆IV，21.电压放大器，22.实验控制平台。
具体实施方式
如图1是本发明装置示意图之一，图2是本发明装置示意图之二，主要包括电极1、拾波线圈I 2、感应线圈I 3、感应线圈II 4、孔5、热电偶6、拾波线圈II 7、配重8、平衡杆9、机械负载10、条带样品11、亥姆霍兹线圈12、用于提供退火处理电流的电源13、退火电流线14、电阻Rr15、电缆I 16、电缆II 17、电缆III 18、热电偶的信号电压线19、电缆IV 20、用于在测量磁滞循环时产生磁场H的电压放大器21、实验控制平台22、数据采集系统，所述拾波线圈I 2是低频线圈，所述拾波线圈II 7是高频线圈，所述拾波线圈I 2和所述拾波线圈II7是分别缠绕在一个玻璃管外壁上的共线排列的线圈组，测试时所述条带样品11置于所述玻璃管内，所述孔5是所述热电偶6的进口并位于所述拾波线圈I 2与拾波线圈II 7之间的所述玻璃管上，所述热电偶6位于所述玻璃管内且附着于所述条带样品11表面、并通过所述孔5与所述热电偶的信号电压线19相连；所述感应线圈I 3和所述感应线圈II 4分别用于产生低频的磁场以使用磁通技术获得磁滞循环曲线和用于产生高频磁场，结合锁相技术测量样品的磁导率，所述感应线圈I 3和所述感应线圈II 4是共线排列且互相缠绕在一起的线圈组；所述电缆I 16连接所述感应线圈I 3与电压放大器21之间，所述实验控制平台22分别通过所述电缆II 17连接所述感应线圈II 4、通过所述电缆III 18连接所述拾波线圈I 2、通过所述电缆IV 20连接所述拾波线圈II 7，所述拾波线圈I 2有2000匝，所述拾波线圈II7有100匝；所述感应线圈I 3和所述感应线圈II 4位于所述拾波线圈I 2和所述拾波线圈II7外围，所述条带样品11两端夹在所述电极1上，加上电流后能够进行焦耳热退火，所述条带样品11下端加有所述机械负载10、且配有所述配重8、平衡杆9以调节负载大小。
所述玻璃管材料可以用陶瓷或氧化铝替代；所述平衡杆9采用带有阻尼的转轴，防止更换所述配重8时产生振荡从而影响待测的所述条带样品11的质量；所述感应线圈I 3和所述感应线圈II 4，可以采用先将两根电线绕成双股线后，再绕成螺旋状线圈，所述两根电线之间绝缘；所述热电偶6采用点焊或陶瓷夹具的方式固定于所述条带样品11表面。
所述亥姆霍兹线圈即一对线圈，用于产生均匀的恒定磁场，使这个磁场的均匀的区域较大，即可以在整个所述条带样品11上有相同的磁场。其定义：如果有一对相同的载流圆线圈彼此平行且共轴，通以同方向电流，当线圈间距等于线圈半径时，两个载流线圈的总磁场在轴的中点附近的较大范围内是均匀的，亥姆霍兹线圈在生产和科研中有较大的实用价值，也常用于弱磁场的计量标准。所述共线排列：即一上一下均缠绕在同一个圆柱体上。

Claims (5)

1.一种测量样品条带在焦耳热处理过程中磁性特征的装置，主要包括电极(1)、拾波线圈I(2)、感应线圈I(3)、感应线圈II(4)、孔(5)、热电偶(6)、拾波线圈II(7)、配重(8)、平衡杆(9)、机械负载(10)、条带样品(11)、亥姆霍兹线圈(12)、用于提供退火处理电流的电源(13)、退火电流线(14)、电阻Rr(15)、电缆I(16)、电缆II(17)、电缆III(18)、热电偶的信号电压线(19)、电缆IV(20)、用于在测量磁滞循环时产生磁场H的电压放大器(21)、实验控制平台(22)、数据采集系统，所述拾波线圈I(2)是低频线圈，所述拾波线圈II(7)是高频线圈，所述拾波线圈I(2)和所述拾波线圈II(7)是分别缠绕在一个玻璃管外壁上的共线排列的线圈组，测试时所述条带样品(11)置于所述玻璃管内，所述孔(5)是所述热电偶(6)的进口并位于所述拾波线圈I(2)与拾波线圈II(7)之间的所述玻璃管上，所述热电偶(6)位于所述玻璃管内且附着于所述条带样品(11)表面、并通过所述孔(5)与所述热电偶的信号电压线(19)相连；所述感应线圈I(3)和所述感应线圈II(4)分别用于产生低频的磁场以使用磁通技术获得磁滞循环曲线和用于产生高频磁场，结合锁相技术测量样品的磁导率，所述感应线圈I(3)和所述感应线圈II(4)是共线排列且互相缠绕在一起的线圈组；所述电缆I(16)连接所述感应线圈I(3)与电压放大器(21)之间，所述实验控制平台(22)分别通过所述电缆II(17)连接所述感应线圈II(4)、通过所述电缆III(18)连接所述拾波线圈I(2)、通过所述电缆IV(20)连接所述拾波线圈II(7)，其特征是：所述拾波线圈I(2)有2000匝，所述拾波线圈II(7)有100匝；所述感应线圈I(3)和所述感应线圈II(4)位于所述拾波线圈I(2)和所述拾波线圈II(7)外围，所述条带样品(11)两端夹在所述电极(1)上，加上电流后能够进行焦耳热退火，所述条带样品(11)下端加有所述机械负载(10)、且配有所述配重(8)、平衡杆(9)以调节负载大小。
2.根据权利要求1所述的一种测量样品条带在焦耳热处理过程中磁性特征的装置，其特征是：所述玻璃管材料可以用陶瓷或氧化铝替代。
3.根据权利要求1所述的一种测量样品条带在焦耳热处理过程中磁性特征的装置，其特征是：所述平衡杆(9)采用带有阻尼的转轴，防止更换所述配重(8)时产生振荡从而影响待测的所述条带样品(11)的质量。
4.根据权利要求1所述的一种测量样品条带在焦耳热处理过程中磁性特征的装置，其特征是：所述感应线圈I(3)和所述感应线圈II(4)，可以采用先将两根电线绕成双股线后，再绕成螺旋状线圈，所述两根电线之间绝缘。
5.根据权利要求1所述的一种测量样品条带在焦耳热处理过程中磁性特征的装置，其特征是：所述热电偶(6)采用点焊或陶瓷夹具的方式固定于所述条带样品(11)表面。
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