CN211205953U - 一种用于制备固体扩散偶装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于制备固体扩散偶装置，包括承物筒和端塞，所述承物筒内用于容纳制备扩散偶的材料固体材料I和固体材料II，所述端塞与承物筒的顶部敞口端真空密封连接，且端塞用于压紧固体材料I和固体材料II、使固体材料I和固体材料II的界面压紧贴合；所述端塞上设有用于对承物筒内抽真空的微孔，且在抽真空结束后通过真空密封件堵孔。采用本实用新型提供的制备扩散偶的装置能够获得真空条件下固体界面的热扩散和界面反应情况，操作简单实用、适用性广，在固体材料界面相容性的研究中可广泛应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及性能检测技术领域，具体涉及一种用于制备固体扩散偶装置。
背景技术
两种固体材料的相容性一般通过研究其扩散偶界面的热扩散和化学反应情况来判定，在核电材料设计和选型过程中，经常会接触到两种材料紧密贴合且在一定温度下服役的状况，比如芯块与包壳材料，涂层与包壳材料等，材料之间的相容性在材料设计及研究中是必须要考虑的关键因素，在前期通常需要试验验证。要研究材料间的界面相容性，需要获得两种材料紧密贴合的界面，且在保护或真空条件下对界面进行特定温度和时长的热处理，以获取其界面扩散和反应情况。
目前扩散偶的制备常使用捆绑法、铆钉法、混合压块法、涂层法、包覆热压法等方式，在真空热处理炉中进行真空热处理，或通过石英封管达到气氛保护或真空条件，制备流程较为复杂，且扩散偶界面贴合的控制不够精准。文献Al/Mg扩散层的形成规律和机理，宋玉强等采用了镶嵌式扩散偶，将Al和Mg金属镶嵌加工在一起，580℃保温60h退火处理后电镜观察其界面扩散情况。段盼盼，杨静等将金属、陶瓷接触后置于粉末中包覆热压的方式制备扩散偶。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：常规的扩散偶制备装置结构和操作流程较为复杂，尤其不适于实验室科学研究，本实用新型提供了解决上述问题的一种用于制备固体扩散偶装置，采用本实用新型提供的制备扩散偶的装置能够获得真空条件下固体界面的热扩散和界面反应情况，操作简单实用、适用性广，在固体材料界面相容性的研究中可广泛应用。
本实用新型通过下述技术方案实现：
一种用于制备固体扩散偶装置，包括承物筒和端塞，所述承物筒内用于容纳制备扩散偶的材料固体材料I和固体材料II，所述端塞与承物筒的顶部敞口端真空密封连接，且端塞用于压紧固体材料I和固体材料II、使固体材料I和固体材料II的界面压紧贴合；所述端塞上设有用于对承物筒内抽真空的微孔，且在抽真空结束后通过真空密封件堵孔。
进一步地，所述端塞与承物筒的顶部敞口端通过螺纹连接后，再通过环缝焊接固定。
进一步地，所述端塞的一端设有外螺纹，承物筒的顶部敞口端设有内螺纹，端塞的一端通过内螺纹和外螺纹适配旋入承物筒内。
进一步地，所述端塞包括水平段和竖直段，水平段为外径与承物筒外径相同的圆板结构，垂直段为圆柱直杆结构，水平段和竖直段相互垂直设置，在竖直段轴向截面上呈T型结构；端塞的竖直段的自由端设有外螺纹，承物筒的顶部敞口端设有内螺纹，竖直段的自由端通过内螺纹和外螺纹适配旋入承物筒内、直至竖直段端面与固体材料I压紧接触。
进一步地，在圆板结构朝向竖直段的外沿周向设置倒角结构，承物筒的敞口端外沿周向设置倒角结构，在端塞的竖直段完全旋入承物筒内时，圆板结构的下板面与承物筒的顶端端面贴合，在两者的倒角部位形成环形槽结构，在环形槽处连续焊接密封。
进一步地，在抽真空结束后，通过堵孔焊接实现微孔的真空密封。
进一步地，所述微孔包括小孔段和大孔段，大孔段内径大于小孔段内径；大孔段一端与承物筒连通、另一端与小孔段连通。
本实用新型具有如下的优点和有益效果：
1、本实用新型提供的一种制备固体材料扩散偶的装置，获得固体材料扩散偶界面的压力贴合，并通过装置内部抽真空密封后进行特定温度和时长的热处理，获得材料间有效的界面扩散和反应状态，以此判定固体材料在一定温度下的相容性。
2、本发明的设计实现了固体材料扩散偶的简易制备，快捷的实现了固体材料贴合界面的压力接触，又保证了固体材料在真空环境下界面扩散和反应的有效性，能够获得真空条件下固体界面的热扩散和界面反应情况，操作简单实用，适用性广泛，具备推广的价值，市场主要面对高校及科研院所等实验室研究使用。
3、本发明提供的一种制备固体材料扩散偶的装置，结构简单，成本较低，操作方便，扩散偶加工取出后，该装置可重复循环使用。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
图1为本实用新型的用于研究固体材料界面相容性的装置主视轴向截面图。
图2为本实用新型获得的扩散偶界面扩散电镜图。
附图中标记及对应的零部件名称：1-微孔，2-端塞，3-端塞外螺纹，4-承物筒内螺纹，5- 固体材料I，6-固体材料II，7-承物筒。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
本实施例提供了一种制备固体材料扩散偶的装置，包括承物筒7和端塞2，承物筒7和端塞2的材质为不锈钢或耐高温材料，可根据扩散偶的厚度选择相应高度的承物筒7，承物筒7采用底端封闭顶端敞口的圆筒结构。承物筒7内用于容纳制备扩散偶的固体材料I5和固体材料II6，所述端塞2与承物筒7的顶部敞口端真空密封连接，且端塞2用于压紧固体材料 I5和固体材料II6、使固体材料I5和固体材料II6的界面压紧贴合；所述端塞2上设有用于对承物筒7内抽真空的微孔1，且在抽真空结束后通过真空密封件堵孔。
实施例2
在实施例1的基础上进一步改进，所述端塞2与承物筒7的顶部敞口端通过螺纹连接后，再通过环缝焊接固定。具体地，端塞2包括水平段和竖直段，水平段为外径与承物筒7外径相同的圆板结构，垂直段为圆柱直杆结构，水平段和竖直段相互垂直设置，在竖直段轴向截面上呈T型结构。端塞2的竖直段的自由端设有外螺纹，承物筒7的顶部敞口端设有内螺纹，端塞2的竖直段的自由端通过内螺纹和外螺纹适配旋入承物筒7内，直至竖直段端面与固体材料I5压紧接触；在圆板结构朝向竖直段的外沿周向设置倒角结构，承物筒7的敞口端外沿周向设置倒角结构，在端塞2的竖直段完全旋入承物筒7内时，圆板结构的下板面与承物筒 7的顶端端面贴合，在两者的倒角部位形成环形槽结构，在环形槽处连续焊接密封。在抽真空结束后，通过堵孔焊接实现真空密封。微孔1包括小孔段和大孔段，大孔段内径大于小孔段内径；大孔段一端与承物筒7连通、另一端与小孔段连通。
实施例2提供的一种制备固体材料扩散偶的装置，制作扩散偶方法如下所示：
步骤1，将待研究的固体材料I和固体材料II叠加放入承物筒内，
步骤2，端塞的一端通过螺纹连接由承物筒敞口端旋入承物筒内，通过端塞伸入承物筒内的端部的端面压紧固体材料I和固体材料II，固体材料I和固体材料II被压紧在端塞下端面和承物筒内底面之间，使固体材料I和固体材料II两者界面保持正压力贴合；然后通过环缝焊接连接承物筒和端塞周向缝隙处，实现端塞与承物筒敞口端真空密封连接；
步骤3，通过端塞上的微孔对承物筒内部抽真空，抽真空使承物筒内部达到＜1x10-2Pa 的真空状态；
步骤4，抽真空后，通过堵孔焊接实现微孔处真空密封，经无损捡漏后，承物筒内达到真空环境；
步骤5，将装置整体置于热处理炉中进行热处理，根据材料特性和服役条件，进行特定温度和时长条件下的热处理，例如600℃保温200h；
步骤6，冷却后加工取下端塞、取出扩散偶，切割出扩散偶界面，对扩散偶界面进行分析测试，判定其相容性。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、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 (7)
1.一种用于制备固体扩散偶装置，包括承物筒(7)和端塞(2)，所述承物筒(7)内用于容纳制备扩散偶的材料固体材料I(5)和固体材料II(6)，其特征在于，所述端塞(2)与承物筒(7)的顶部敞口端真空密封连接，且端塞(2)用于压紧固体材料I(5)和固体材料II(6)、使固体材料I(5)和固体材料II(6)的界面压紧贴合；所述端塞(2)上设有用于对承物筒(7)内抽真空的微孔(1)，且在抽真空结束后通过真空密封件堵孔。
2.根据权利要求1所述的一种用于制备固体扩散偶装置，其特征在于，所述端塞(2)与承物筒(7)的顶部敞口端通过螺纹连接后，再通过环缝焊接固定。
3.根据权利要求2所述的一种用于制备固体扩散偶装置，其特征在于，所述端塞(2)的一端设有外螺纹，承物筒(7)的顶部敞口端设有内螺纹，端塞(2)的一端通过内螺纹和外螺纹适配旋入承物筒(7)内。
4.根据权利要求3所述的一种用于制备固体扩散偶装置，其特征在于，所述端塞(2)包括水平段和竖直段，水平段为外径与承物筒(7)外径相同的圆板结构，垂直段为圆柱直杆结构，水平段和竖直段相互垂直设置，在竖直段轴向截面上呈T型结构；端塞(2)的竖直段的自由端设有外螺纹，承物筒(7)的顶部敞口端设有内螺纹，竖直段的自由端通过内螺纹和外螺纹适配旋入承物筒(7)内、直至竖直段端面与固体材料I(5)压紧接触。
5.根据权利要求4所述的一种用于制备固体扩散偶装置，其特征在于，在圆板结构朝向竖直段的外沿周向设置倒角结构，承物筒(7)的敞口端外沿周向设置倒角结构，在端塞(2)的竖直段完全旋入承物筒(7)内时，圆板结构的下板面与承物筒(7)的顶端端面贴合，在两者的倒角部位形成环形槽结构，在环形槽处连续焊接密封。
6.根据权利要求1所述的一种用于制备固体扩散偶装置，其特征在于，在抽真空结束后，通过堵孔焊接实现微孔(1)的真空密封。
7.根据权利要求1所述的一种用于制备固体扩散偶装置，其特征在于，所述微孔(1)包括小孔段和大孔段，大孔段内径大于小孔段内径；大孔段一端与承物筒(7)连通、另一端与小孔段连通。
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