CN2273421Y - 带泡玻璃框形管熔态金属和合金的电阻和热电势测试装置 - Google Patents

带泡玻璃框形管熔态金属和合金的电阻和热电势测试装置 Download PDF

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冯启星
唐承欢
向梅芝
倪福生
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Abstract

一种熔态金属和合金的电阻和热电势测量装置,它是用一个带有均匀化泡的玻璃框形管容器代替U形管容器。它是由测量管、竖管、均匀化泡、连接管、钨或钼丝电极的电流探针及电压探针、三通活塞、真空泵、惰性气体贮气瓶、热电偶、数字电压表和电位差计组成。熔态合金的成分均匀化和电阻、热电势测量可在同一装置中进行。每次测试时,被测样品的长度和截面积保持相同。它操作简便,精确度高,特别适于作同一合金系样品的测量。

Description

带泡玻璃框形管熔态金属和合金的电阻和热电势测试装置
本实用新型公开了一种带泡玻璃框形管熔态金属和合金的电阻和热电势测量装置。它属于测量装置技术领域。
熔态金属和合金的电阻和热电势测量远较常温下固态金属和合金的电阻和热电势的测量困难，因为前者是处于高温状态，测量时要防止氧化，且熔态样品的形状不固定。寻常熔态金属和合金的电阻和热电势测量装置包括一个可抽真空和通保护气氛的容器，容器中引出四根电极配以电桥作四探针法电阻测量。同时，附上热电偶，将容器置于加热炉中，可作改变温度的电阻测量。
通常，已有技术中，容器是玻璃吹制的U形管，U形管的底部(称测量管)的两端各引出两根电极，接上电桥或电位差计测量电阻。(Tatsuya Okada和Satoru  Ohno，Journai of Non-Crystalline So1ids，1993年第156/158卷第1期第748页。)测量时，将熔态金属或合金置于U形管内，就可测出U形管底部最内面两电极(电压电极)间熔态金属或合金的电阻和热电势。因为熔态金属和合金的电阻率较小，测量管必须做得细而长，所以，熔态合金成分均匀化的工作必须在装入U形管之前完成。由于形状复杂和玻璃(或石英玻璃)吹制的困难，很难做到使两套装置的U形管测量部分的尺寸完全相同；而且，在高温下将熔态金属(或合金)倒进倒出，玻璃U形管很易损坏。一般情况下，一个U形管只测一个样品，而不再使用。
由于已有技术的装置不具备使熔态合金样品成分均匀化的功能，它就不能在同一容器中连续补加原料作改变成分含量的测量。而对于同一合金系只是成分含量不同的系列样品测量来说，只有用同一个测量管进行测量，才能使每次测量时所取的长度和截面积皆相同，才能提高系列测量的相对精度。采用已有技术的装置，就不可能使用同一测量管，每次测量需更换新的测量管。
本实用新型的目的是：为克服已有测量装置的上述不足，本实用新型拟设计一种测量装置，能够在同一个测量装置中可进行成分均匀化和电阻、热电势测量的工作，并解决在同一套装置中连续补加原料作改变成分含量的系列样品的测量问题。
为实现本实用新型的目的所采取的技术措施是：
用一个带有均匀化泡的玻璃框形管容器代替U形管容器，框的连接管通过一个三通活塞分别与真空泵和惰性气体贮气瓶相连接，热电偶与数字电压表相连接，四极探针与电桥或电位差计相连接的一种带泡玻璃框形管的熔态金属和合金的电阻和热电势的测量装置。本实用新型装置由包括测量管1、竖管2、均匀化泡5、连接管6构成的框形管容器、钨或钼丝电极的电流探针3、钨或钼丝电极的电压探针4、三通活塞7、真空泵8、惰性气体贮气瓶9、热电偶10、数字电压表11和电桥或电位差计12组成。
将已有技术的U形管容器改为带泡框形管容器。本实用新型装置的主体是一个用玻璃吹制的带泡的框形管。此框形管的下部横管作测量用，称为测量管。在此测量管端的上方竖管的外侧增加了一个玻璃泡，泡口的下部略高于测量管口的上部。因该泡主要用作测量前合金成分均匀化之用，我们把该泡称之为均匀化泡。框形管竖置时，多余样品流回到均匀化泡，使测量管中的样品的表平面保持在泡口的水平面之下，因而被测样品有确定的截面积和长度。此外，为了使测量管两端的气压相等，增加一连接管连通测量管的两端。使测量管、均匀化泡、竖管和连接管整体形成一个带泡的框形管。装置的其余部分与已有技术相同。
框的底部是测量管1，内径一般为3至10mm，长度为30至150mm。两侧为竖管2，竖管内径为8至25mm。长度为80至300mm。每根竖管内各插入两根钨或钼丝电极，电极直径为0.5至3mm，长度为100至350mm。它们用作四探针法测电阻用的测量探针；靠近管外侧的电极为电流探针3，靠内侧的电极为电压探针4。在一根竖管的外侧附有一均匀化泡5，其体积为2至15cm3，测量前，合金样品先在泡中熔化并充分均匀化。泡足够大，可容纳每次实验时装入的全部样品。泡与竖管连接处的管口下部高于测量管与竖管连接的管口的上部1至10mm，测量管呈水平放置时，可使熔态金属充满测量管而多余的样品流回均匀化泡，因此可保证每次测量所测样品的长度和截面积皆相同。框形管的顶部是连接管6，其内径为8至25mm，长度为30至150mm。连接管与竖管相连通，并通过竖管与测量管两端相连通，连接管通过一个三通活塞7分别连接真空泵8和惰性气体贮气瓶9。当装置处于常温时，拔去活塞芯，碎块样品可从活塞口加到框形管内。实验时装置的下半部可置于盐浴炉中，测量管的两端和中部各放置一个热电偶10，热电偶接至数字电压表11以测量温度。用接在四根探针上的电桥或电位差计12测量样品的电阻和热电势。
本装置如用pyrex玻璃吹制，最高使用温度为500℃；如用石英玻璃吹制，可在900℃以下工作。
与已有技术相比较，本实用新型已达到的技术效果：
本实用新型新增了一个均匀化泡，因此，可在此电阻测量装置中进行合金均匀化的工作。而且每次测量时，可使被测熔态样品的长度和截面积皆相同，故本装置特别适合于作同一合金系的不同成分样品的电阻和热电势的系列测量。
本实用新型易于实施操作。使用时，将框形管朝有泡的一侧倾斜，把按成分比配好的原料沿管壁滑落入泡中。抽真空，通氩气，反复多次，赶尽残余氧气。在氩气保护下，加热、保温，使样品在泡中熔化并均匀化。待合金成分均匀后，徐徐将框形管向无泡的一侧倾斜，使样品从均匀化泡流入测量管，然后将框形管正置，使测量管中多余的样品流回均匀化泡。此时就可改变温度，测量各温度时的电阻和热电势了。当对一种成分的样品测量完成后，将框形管朝有泡的一侧倾斜，让测量管中样品全部流回均匀化泡，缓慢冷却至室温。对下一个成分的样品进行测量时，只需按新配比将需增加的原料补加到均匀化泡内，重复上述操作即可。由于每次测量时，测量管中样品皆保持在均匀化泡口的下部的高度，所以，各次测量时，测量管中样品的形状和体积皆相同，四根电极浸没在样品中的深度与位置也不变，从而避免了因更换样品引起被测部分的尺寸改变导致的误差。
在测量电阻时，将此装置置于盐浴炉炉膛的中央，置于测量管两端的热电偶指示的温度误差小于0.2℃。在测量热电势时，将此装置的一侧移向炉膛的边缘，使两端热电偶指示的温差约2℃。盐浴炉温度用恒温控制器或调压变压器控制。可方便、准确地控制盐浴炉的温度。
下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步详细说明。
附图说明：
附图是带泡玻璃框形管熔态金属和合金的电阻和热电势测量装置的示意图。
附图中1为测量管；2为竖管；3为钨或钼丝电极的电流探针；4为钨或钼丝电极的电压探针；5为均匀化泡；6为连接管；7为三通活塞；8为真空泵；9为惰性气体贮气瓶；10为热电偶；11为数字电压表；12为电桥或电位差计。
附图中，部件1至7属于本实用新型所设计的新技术方案，部件8至12为进行抽真空、充惰性气体保护、测温、测电阻和测热电势这一系列常规操作所使用的通用仪器。
实施例：
装置的主体是一个用玻璃吹制的带泡的框形管。框的底部是测量管，其内径为3mm，长度为100mm。两侧的竖管内径为15mm，长度为180mm。每根竖管内各插入两根直径为1.5mm，长度为220mm的钨丝电极，作为四探针法测电阻用的测量探针。均匀化泡附在一根竖管的外侧，其体积为4cm3。泡与竖管连接处的管口下部高于测量管与竖管连接的管口的上部3mm。框的顶部是连接管，内径为10mm，长度为100mm。它通过一个三通活塞分别连接真空泵和惰性气体贮气瓶。实验时装置的下半部置于盐浴炉中，测量管的两端和中部各放置一个热电偶，热电偶接至数字电压表以测量温度。用接在四根探针上的电桥测量样品的电阻和热电势。

Claims (3)

1.用一个带有均匀化泡的玻璃框形管容器代替U形管容器，框的连接管通过一个三通活塞分别与真空泵和惰性气体贮气瓶相连接，热电偶与数字电压表相连接，四极探针与电桥或电位差计相连接的一种带泡玻璃框形管的熔态金属和合金的电阻和热电势的测量装置，其特征在于：本实用新型装置由包括测量管(1)、竖管(2)、均匀化泡(5)、连接管(6)构成的框形管容器、钨或钼丝电极的电流探针(3)、钨或钼丝电极的电压探针(4)、三通活塞(7)、真空泵(8)、惰性气体贮气瓶(9)、热电偶(10)、数字电压表(11)和电桥或电位差计(12)组成。
2.按权利要求1所述的一种带泡玻璃框形管的熔态金属和合金的电阻和热电势的测量装置，其特征在于：玻璃框形管容器，其测量管(1)是玻璃框形管容器下部的横管，在此测量管(1)端上方竖管的外侧有一均匀化泡(5)；连接管(6)与竖管(2)相连通，并通过竖管与测量管两端相连通；连接管(6)与三通活塞(7)相连通；每根竖管(2)内各插有钨或钼丝的电极，靠近竖管外侧的电极为电流探针(3)，靠近竖管内侧的电极为电压探针(4)，测量管的两端和中部各放置一个热电偶(10)。
3.按权利要求1所述的一种带泡玻璃框形管的熔态金属和合金的电阻和热电势的测量装置，其特征在于：
3.1测量管的直径为≥3到10mm，长度为≥30到150mm；
3.2与测量管相连接的竖管端的侧旁有一个均匀化泡，泡的体积为≥2到15cm3；
3.3此均匀化泡与竖管相连接的管口的下部高于测量管与竖管相连接的管口的上部≥1到10mm。
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WO2005009885A1 (fr) * 2003-07-30 2005-02-03 Shanghai Zhenhua Port Machinery Co., Ltd. Portiques a conteneurs capables d'elinguer de doubles conteneurs de 40 pieds
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