CN207811799U - 一种用于脉冲电流辅助金属固溶热处理的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种脉冲电流辅助金属固溶热处理的装置，包括高温炉(1)、导电杆(2)、绝缘套(3)与脉冲电源(4)，两根导电杆于通孔(11)附近的部位均设置有外螺纹，所述绝缘套设置有与导电杆外螺纹旋合匹配的内螺纹，绝缘套旋设在导电杆伸至高温炉外的部分，绝缘套为分别旋设在两根导电杆上的两个，两根导电杆伸至炉膛(12)内的一端分别用于连接试样(5)的两端。本实用新型通过在高温炉的两端加装绝缘套，使导电杆与炉体保持绝缘，使高温炉符合了脉冲电流辅助金属固溶热处理的条件，可以适应不同长度的试样，结构简单，操作方便，成本低廉。
Description
技术领域
本实用新型涉及材料热处理技术领域，特别的，涉及一种脉冲电流辅助金属固溶热处理的装置。
背景技术
金属的固溶热处理是指通过高温加热促使合金中的溶质原子溶入基体，随后对其进行快速冷却，以抑制强化相在冷却过程中重新析出，从而获得一种过饱和的以某种金属(如铝)为基体的α固溶体，为下一步析出时效强化做好微观组织上的准备。
上世纪八十年代，Silveira等最早引入电脉冲对热处理过程中的钢的氢脆现象进行处理。而后，很多学者尝试采用施加电脉冲的方式对各种金属材料进行改性处理，以期达到改善材料组织、材料性能的目的。田浩洋等分析比较了传统退火处理和脉冲电流处理后AZ31镁合金丝材力学性能、断口形貌及微观组织的变化情况；结果表明：电脉冲处理后丝材的综合力学性能相对常规退火处理有了较大的提高，处理后组织中出现大量微米和亚微米级的超细晶粒。刘恢弘等将脉冲电流应用于改善GH4169合金再结晶过程；研究发现：脉冲电流显著降低合金的静态再结晶起始温度，且降低幅度随电流频率、密度、脉宽增大而增大；脉冲电流通过影响δ相的析出以及再结晶晶粒的形核长大，进而影响合金两相区再结晶机制。
为了探究不同的热处理时效工艺对金属材料的性能的影响，一般会在热处理时效(比如蠕变时效工艺)之前对金属材料进行固溶热处理，使金属材料处于淬火状态(材料的基本状态)；而为了探究脉冲电流对金属固溶热处理的影响，在固溶热处理过程中会对试样施加脉冲电流，再进行拉伸蠕变时效试验或材料拉伸性能测试，进而验证脉冲电流对固溶热处理的影响(即脉冲电流对材料微观结构，比如溶质原子的溶解度，扩散速度，位错、空位的运动等的影响)，现有技术中并没有关于电脉冲辅助金属固溶热处理装置的公开资料，而现有技术中可用于固溶热处理的高温炉并不是为电脉冲辅助金属固溶热处理设计，现有的高温炉并不会考虑试样与高温炉炉体之间的缘绝问题，因此，现有的高温炉不能用于电脉冲辅助金属固溶热处理，现有技术中需要一种简单方便的用于电脉冲辅助金属固溶热处理的装置，以便于探究脉冲电流对金属固溶热处理的影响。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种脉冲电流辅助金属固溶热处理的装置，以解决背技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种脉冲电流辅助金属固溶热处理的装置，包括高温炉1、导电杆2、绝缘套3与脉冲电源4，所述导电杆为分别连接所述脉冲电源正负两极的两根，高温炉的两端对应炉膛的位置分别开设有供所述两根导电杆从炉外伸至炉膛12内的两个通孔11，通孔的内径大于通孔内的导电杆的直径，所述两根导电杆于通孔附近的部位均设置有外螺纹，所述绝缘套设置有与导电杆外螺纹旋合匹配的内螺纹，绝缘套旋设在导电杆伸至高温炉外的部分，绝缘套的外径大于所述通孔的内径，绝缘套为分别旋设在两根导电杆上的两个，两根导电杆伸至炉膛内的一端分别用于连接试样5的两端。
进一步的，所述高温炉的两端对应两个通孔的位置分别设有两个与所述绝缘套外轮廓匹配的凹孔13，凹孔的深度小于绝缘套的厚度，两个凹孔用于限定两个绝缘套的径向位置而避免导电杆与通孔内壁接触，保持导电杆与高温炉之间的绝缘。
优选的，所述绝缘套的材质为陶瓷，所述导电杆材质为铜。
优选的，所述导电杆伸至炉膛内的一端削设有用于与试样末端平面充分贴靠的安装面21，安装面上开设有用于穿设螺纹连接件22的安装孔23，试样5两端分别设有供螺纹连接件穿过的连接孔51，试样两端分别通过安装孔处的螺纹连接件与两根导电杆连接。
优选的，所述导电杆位于炉膛外的一端末尾设有用于安装螺钉24的螺纹孔，螺钉上穿设有压片25，脉冲电源的正负极引出的导线41末端通过螺钉与压片被压紧固定在导电杆位于炉膛外的一端末尾，从而实现脉冲电源与导电杆的连接。
进一步的，高温炉包括支架14及可开合的左炉腔15与右炉腔16，左炉腔或右炉腔固定在支架上，同时，右炉腔与左炉腔通过合页17连接。
优选的，所述左炉腔与右炉腔的接合面之间设置有用于使左炉腔与右炉腔快速对位的相互匹配的凹槽18与凸块19。
进一步的，所述凸块为磁铁，所述凹槽内也设有磁铁，凹槽内的磁铁与凸块磁铁相互吸引而便于左炉腔与右炉腔快速对位并初步固定。
进一步的，所述脉冲电流辅助金属固溶热处理的装置还包括用于测量试样实时温度的温度传感器6，温度传感器的测温终端61从高温炉外壁穿至内壁并伸入炉膛内并贴设在试样表面。
本实用新型至少具有以下有益效果：
1、本实用新型利用脉冲电源、导线、导电杆和试样构成了闭合的脉冲电流回路，将脉冲电流引入金属固溶热处理过程中，以用来研究在金属固溶热处理过程中，脉冲电流对材料微观结构(比如溶质原子的溶解度，扩散速度，溶质原子偏聚等)的影响，通过在高温炉的两端加装绝缘套，使导电杆与炉体保持绝缘，使高温炉符合了脉冲电流辅助金属固溶热处理的条件，简单方便又可靠，成本低廉。
2、由于拉伸蠕变试验试样与材料拉伸性能测试试样的长度是不同的，即便同样的一批拉伸蠕变试验试样或材料拉伸性能测试试样，各自的长度也有差别(如差别在1～5mm或更大)。本实用新型中导电杆与绝缘套之间为螺纹配合，连接有试样的两根导电杆可通过转动调节两绝缘套的位置而固定在炉膛内，方便快捷，需要调节导电杆在炉膛内的长度时也非常方便，使得可以装配不同长度的试样(比如标准拉伸试样、标准蠕变试样等)，简单方便又实用。
为了进一步的增强绝缘效果，高温炉两端还设置用于限定两绝缘套的径向位置的凹孔，大大增强了整个装置的可靠性。
3、导电杆伸至炉膛内的一端设有安装面，该端呈半圆柱结构，试样通过螺栓固定在导电杆的安装面上，接触面积增大，大大提高了试样的导电性。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1是本实用新型优选实施例一的脉冲电流辅助金属固溶热处理的装置整体结构图一(左炉腔与右炉腔闭合)；
图2是本实用新型优选实施例一的脉冲电流辅助金属固溶热处理的装置整体结构图一(左炉腔与右炉腔分开)；
图3是本实用新型优选实施例一的导电杆结构图；
图4是本实用新型优选实施例一的试样结构图；
图5是本实用新型优选实施例二的脉冲电流辅助金属固溶热处理的装置整体结构图(左炉腔与右炉腔分开)。
图中：1-高温炉，11-通孔，12-炉膛，13-凹孔，14-支架，15-左炉腔，16-右炉腔，17-合页，18-凹槽，19-凸块，2-导电杆，21-安装面，22-螺纹连接件，23-安装孔，24-螺钉，25-压片，3-绝缘套，4-脉冲电源，41-导线，5-试样，51-连接孔，6-温度传感器，61-测温终端。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参见图1～图4的一种脉冲电流辅助金属固溶热处理的装置实施例一，包括高温炉1、导电杆2、绝缘套3与脉冲电源4，导电杆为分别连接脉冲电源正负两极的两根，高温炉的两端对应炉膛的位置分别开设有供两根导电杆从炉外伸至炉膛12内的两个通孔11，通孔的内径大于通孔内的导电杆的直径，两根导电杆于通孔附近的部位均设置有外螺纹，绝缘套设置有与导电杆外螺纹旋合匹配的内螺纹，绝缘套旋设在导电杆伸至高温炉外的部分，绝缘套的外径大于通孔的内径，绝缘套为分别旋设在两根导电杆上的两个，两根导电杆伸至炉膛内的一端分别用于连接试样5的两端。
实施例一中，导电杆伸至炉膛内的一端削设有用于与试样末端平面充分贴靠的安装面21，安装面上开设有用于穿设螺纹连接件22的安装孔23，试样5两端分别设有供螺纹连接件穿过的连接孔51，试样两端分别通过安装孔处的螺纹连接件与两根导电杆连接。
实施例一中，导电杆位于炉膛外的一端末尾设有用于安装螺钉24的螺纹孔，螺钉上穿设有压片25，脉冲电源的正负极引出的导线41末端通过螺钉与压片被压紧固定在导电杆位于炉膛外的一端末尾，从而实现脉冲电源与导电杆的连接。
实施例一中，高温炉包括支架14及可开合的左炉腔15与右炉腔16，左炉腔或右炉腔固定在支架上，同时，右炉腔与左炉腔通过合页17连接，通孔、炉膛与凹孔均由左炉腔与右炉腔各占据一部分。
实施例一中，左炉腔与右炉腔的接合面之间设置有用于使左炉腔与右炉腔快速对位的相互匹配的凹槽18与凸块19。
实施例一中，凸块为磁铁，凹槽内也设有磁铁，凹槽内的磁铁与凸块磁铁相互吸引而便于左炉腔与右炉腔快速对位并初步固定。
实施例一中的脉冲电流辅助金属固溶热处理的装置还包括用于测量试样实时温度的温度传感器6，温度传感器的测温终端61从高温炉外壁穿至内壁并伸入炉膛内并贴设在试样表面。
实施例一中，绝缘套的材质为陶瓷，导电杆材质为铜，试样5的材质为铝合金。
实施例一的安装过程大致如下：
将两根导电杆分别与试样两端连接，在两根导电杆的末端分别旋设好绝缘套，两绝缘套之间的距离大于高温炉的长度，将连接有试样的导电杆放入通孔中，旋转调节好两绝缘套的距离，对两绝缘套分别与高温炉两端贴紧，使导电杆的位置固定，并注意导电杆与通孔内壁不接触，将左炉腔与右炉腔闭合，即可开始加热与通电，进入电脉冲辅助固溶热处理过程，由于高温炉是现有技术，其加热元件及加热原理在本申请中不再体现与赘述。
参见图5的一种脉冲电流辅助金属固溶热处理的装置实施例二，实施例二中，高温炉的两端对应两个通孔的位置分别设有两个与绝缘套外轮廓匹配的凹孔13，凹孔的深度小于绝缘套的厚度，以使绝缘套至少有一部分露于凹孔外，方便绝缘套的旋转操作，两个凹孔用于限定两个绝缘套的径向位置而避免导电杆与通孔内壁接触，更进一步的保持导电杆与高温炉之间的绝缘。实施例二的其他结构与实施例一相同，其结构与实施例一的结构相同，不再重复描述；安装时，将两个绝缘套嵌设在两个凹孔中即可，其安装过程与实施例一的安装过程相同，不再重复描述。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种脉冲电流辅助金属固溶热处理的装置，其特征在于，包括高温炉(1)、导电杆(2)、绝缘套(3)与脉冲电源(4)，所述导电杆为分别连接所述脉冲电源正负两极的两根，高温炉的两端对应炉膛的位置分别开设有供所述两根导电杆从炉外伸至炉膛(12)内的两个通孔(11)，通孔的内径大于通孔内的导电杆的直径，所述两根导电杆于通孔附近的部位均设置有外螺纹，所述绝缘套设置有与导电杆外螺纹旋合匹配的内螺纹，绝缘套旋设在导电杆伸至高温炉外的部分，绝缘套的外径大于所述通孔的内径，绝缘套为分别旋设在两根导电杆上的两个，两根导电杆伸至炉膛内的一端分别用于连接试样(5)的两端。
2.根据权利要求1所述的一种脉冲电流辅助金属固溶热处理的装置，其特征在于，所述高温炉的两端对应两个通孔的位置分别设有两个与所述绝缘套外轮廓匹配的凹孔(13)，两个凹孔用于限定两个绝缘套的径向位置而避免导电杆与通孔内壁接触，保持导电杆与高温炉之间的绝缘。
3.根据权利要求1所述的一种脉冲电流辅助金属固溶热处理的装置，其特征在于，所述绝缘套的材质为陶瓷，所述导电杆材质为铜。
4.根据权利要求1所述的一种脉冲电流辅助金属固溶热处理的装置，其特征在于，所述导电杆伸至炉膛内的一端削设有用于与试样末端平面充分贴靠的安装面(21)，安装面上开设有用于穿设螺纹连接件(22)的安装孔(23)，试样(5)两端分别设有供螺纹连接件穿过的连接孔(51)，试样两端分别通过安装孔处的螺纹连接件与两根导电杆连接。
5.根据权利要求1所述的一种脉冲电流辅助金属固溶热处理的装置，其特征在于，所述导电杆位于炉膛外的一端末尾设有用于安装螺钉(24)的螺纹孔，螺钉上穿设有压片(25)，脉冲电源的正负极引出的导线(41)末端通过螺钉与压片被压紧固定在导电杆位于炉膛外的一端末尾，从而实现脉冲电源与导电杆的连接。
6.根据权利要求1所述的一种脉冲电流辅助金属固溶热处理的装置，其特征在于，高温炉包括支架(14)及可开合的左炉腔(15)与右炉腔(16)，左炉腔或右炉腔固定在支架上，同时，右炉腔与左炉腔通过合页(17)连接。
7.根据权利要求6所述的一种脉冲电流辅助金属固溶热处理的装置，其特征在于，所述左炉腔与右炉腔的接合面之间设置有用于使左炉腔与右炉腔快速对位的相互匹配的凹槽(18)与凸块(19)。
8.根据权利要求7所述的一种脉冲电流辅助金属固溶热处理的装置，其特征在于，所述凸块为磁铁，所述凹槽内也设有磁铁，凹槽内的磁铁与凸块磁铁相互吸引而便于左炉腔与右炉腔快速对位并初步固定。
9.根据权利要求1所述的一种脉冲电流辅助金属固溶热处理的装置，其特征在于，所述脉冲电流辅助金属固溶热处理的装置还包括用于测量试样实时温度的温度传感器(6)，温度传感器的测温终端(61)从高温炉外壁穿至内壁并伸入炉膛内并贴设在试样表面。
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