專利名稱：定向凝固過程中溫度梯度的測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溫度梯度的測量方法，尤其涉及一種定向凝固過程中溫度梯度的測量方法，屬于凝固及其熔煉技術(shù)領(lǐng)域。
由于定向凝固裝置結(jié)構(gòu)的特殊性，熔區(qū)一般較短，而且熔區(qū)在不斷的移動，所以溫度梯度的測量就比較困難。因此有關(guān)溫度梯度測量技術(shù)的報道也很少，尤其是在真空條件下，更增加了測量的難度。
目前溫度梯度主要通過粗略估算獲得。先粗略測量熔體固液界面離特定冷卻介質(zhì)的距離L，再測量或根據(jù)物質(zhì)熔點估算熔體的溫度T，然后通過計算溫度梯度G＝T/L，得到粗略的溫度梯度G。這種估算往往偏差較大，數(shù)據(jù)不可靠。
為實現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明采用熱電偶來測量定向凝固過程中的溫度梯度，在定向凝固棒材中埋入熱電偶，并將熱電偶與記錄儀相連接，通過記錄凝固過程中熱電偶及定向凝固棒材的移動速度和溫度差，即可測量溫度梯度。
本發(fā)明的具體方法為1、選用一種定向凝固材料，如各種金屬棒材，在定向凝固棒材的中間或上半部加工出一個比熱電偶直徑稍大的圓柱孔，作為熱電偶安裝孔；2、將熱電偶埋入并固定在定向凝固棒材的熱電偶安裝孔中，熱電偶的選用根據(jù)定向凝固棒材的性質(zhì)而定，可用鎳鉻-鎳硅熱電偶，也可用單鉑銠或雙鉑銠熱電偶；3、將安裝好熱電偶的定向凝固棒材裝入薄壁石英管中；4、將熱電偶接于記錄儀上，并確定記錄儀的走紙速度Vp；5、定向凝固開始后，定向凝固棒材及熱電偶以同樣的速度Vd往下移動，熔區(qū)靠近并通過熱電偶的端部時，讀出記錄儀走紙距離ΔX和走過該距離時的溫度差ΔT，就可以通過公式 計算并準確測出熔區(qū)固液界面的溫度梯度G。
本發(fā)明的方法簡單實用，可以準確地測量出定向凝固裝置在凝固過程中的溫度梯度，測量數(shù)據(jù)準確可靠，有效地解決了定向凝固裝置中的溫度梯度測量問題。


及
具體實施例方式以下通過附圖和具體的實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步描述。
圖1為熱電偶在定向凝固棒材中的放置示意圖。
如圖所示，在定向凝固棒材4的中心附近有一個比熱電偶直徑稍大的圓柱形熱電偶安裝孔3，熱電偶2插入并固定于定向凝固棒4中，定向凝固棒材4裝在薄壁石英管5中，并放置于拉錠機構(gòu)8的端部。熱電偶2通過導線1連接到記錄儀。
定向凝固棒材4由加熱裝置7加熱，并在定向凝固棒材中形成一個熔區(qū)6，當拉錠機構(gòu)8隨同定向凝固棒材4及熱電偶2以V的速度往下移動時，相當于熔區(qū)6以V的速度向上移，逐步靠近并通過熱電偶2的端部，這樣就可以準確測出熔區(qū)固液界面的溫度差，也就是固液界面的溫度梯度。
熱電偶安裝孔3最好用線切割的方法加工，因為線切割加工尺寸精度高，位置準確，便于熱電偶2的安裝。用線切割加工的通孔可用割出的圓柱棒堵上，也可用一段實心棒與空心棒相連來確定熱電偶的位置。
熱電偶安裝孔3離定向凝固棒材末端的距離D必須合適，因為在定向凝固過程中建立穩(wěn)定的熔區(qū)需要一定的時間和距離。D太短會影響溫度梯度的測量效果，D太長會費時費料。D的長短以保證穩(wěn)定熔區(qū)頂面離熱電偶端部距離d在5mm至10mm之間。根據(jù)實驗，D的長度在30mm左右較合適。
權(quán)利要求
1.一種定向凝固過程中溫度梯度的測量方法，其特征在于將熱電偶(2)埋入并固定在定向凝固棒材(4)中間的熱電偶安裝孔(3)中，再將定向凝固棒材(4)裝入薄壁石英管(5)中并放置于拉錠機構(gòu)(8)的端部，將熱電偶(2)接于記錄儀上，并確定記錄儀的走紙速度Vp及定向凝固開始后定向凝固棒材(4)及熱電偶(2)的移動速度Vd，當熔區(qū)(6)靠近并通過熱電偶(2)的端部時，讀出記錄儀走紙距離ΔX和走過該距離時的溫度差ΔT，通過公式 計算出熔區(qū)固液界面的溫度梯度G。
2.如權(quán)利要求1所說的定向凝固過程中溫度梯度的測量方法，其特征在于熱電偶安裝孔(3)離定向凝固棒材末端距離(D)的長度為30mm。
3.如權(quán)利要求1所說的定向凝固過程中溫度梯度的測量方法，其特征在于熱電偶(2)采用鎳鉻-鎳硅熱電偶、單鉑銠或雙鉑銠熱電偶。
全文摘要
一種定向凝固過程中溫度梯度的測量方法,將中心埋入熱電偶的定向凝固棒材裝入薄壁石英管中并放置于拉錠機構(gòu)的端部,將熱電偶接于記錄儀上,并確定記錄儀的走紙速度V
文檔編號G01N25/02GK1369705SQ0211105
公開日2002年9月18日 申請日期2002年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月15日
發(fā)明者季誠昌, 馬偉增, 李建國, 余云, 周堯和 申請人:上海交通大學