铝熔体表面吸氢特性研究用实验装置

摘要

一种铝熔体表面吸氢特性研究用实验装置，用于确定金属铝熔炼时环境湿度与熔体吸氢量的关系。本发明的主要结构包括进气管、单向阀、电热棒、热电偶、温控装置、水浴槽、密闭容器、湿度测量仪、气体分配器、坩埚和加热炉。其中，电热棒和热电偶均浸入水浴槽中，并与温控装置组成一个水温控制系统；浸入水浴槽中的盛水密闭容器的底部与进气管相连，顶部与气体分配器的进气口相连；湿度测量仪插装在密闭容器的顶部；气体分配器是一个环形构件，在管壁的上、下、内、外四个方向上均匀地加工出细小的透孔，并置于加热炉内盛有铝熔体的坩埚上方。本发明可使铝熔体处于一种湿度大范围可调的气氛中，为铝熔体吸氢特性的研究创造了方便条件。

说明书

技术领域

一种铝熔体表面吸氢特性研究用实验装置，用于确定金属铝熔炼时环境湿度与熔体吸氢量的关系。

背景技术

铝材在成形过程中容易形成气孔、针孔等缺陷，这是由于铝熔体与空气中的水蒸汽发生反应生成氢并被铝熔体吸收所致。确定铝熔体吸氢与气氛湿度之间的定量关系是科研人员的一项重要研究课题。但目前尚没有相应的，特别是供实验室研究用的此类实验装置。

张思普申请的中国专利“内燃机进气湿度调节装置”(专利号：ZL200420116599.7)是利用水雾调节装置在内燃机的进气中加入一定量的水雾，从而达到调节湿度的目的。在这一装置中，水雾是处于液态的，所得到的不同湿度的气体其实是气液混合物，这就难免造成气体的湿度不均匀；而且其结构也决定了它不便用作控制铝熔体表面湿度气氛的实验装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种能在铝熔体表面形成可控湿度气氛的实验装置，它通过调节盛水密闭容器的水浴温度来改变其内的水蒸气量，并借助导入的气体和置于铝熔体上方的气体分配器形成不同的湿度气氛，进而为科研人员确定铝熔体吸氢与气氛湿度之间的定量关系创造了方便条件。

铝熔体表面吸氢特性研究用实验装置的主要结构包括进气管、单向阀、电热棒、热电偶、温控装置、水浴槽、密闭容器、湿度测量仪、气体分配器、坩埚和加热炉。其中，电热棒和热电偶均浸入水浴槽中，并与温控装置组成一个水温控制系统；内装有一定量水的密闭容器亦浸入水浴槽中，底部借助一个单向阀与进气管相连，顶部借助一段管路与气体分配器的进气口相连；湿度测量仪插装在密闭容器的顶部；气体分配器是一个用耐热钢管做成的圆环形构件，并在管壁的上、下、内、外四个方向上均匀地加工出细小的透孔。盛有铝熔体的坩埚置于加热炉内。气体分配器置于坩埚的正上方。

使用时，内装有一定量水的密闭容器，在不同的水浴温度下，其上方将产生不同水蒸汽分压的气氛。从密闭容器底部进入的气体将把气氛中的水蒸汽通过气体分配器带到置于加热炉内盛有铝熔体的坩埚的上方，从而使铝熔体处于具有一定湿度的气氛中。

实验之前，可先对不同水浴温度、不同气体流量条件下所对应的气氛湿度进行测量，然后根据实验研究所需的气氛湿度来确定水浴温度和气体流量。

本发明可使铝熔体处于一种湿度大范围可调的气氛中，为铝熔体吸氢特性的研究创造了方便条件。

附图说明

图1铝熔体表面吸氢特性研究用实验装置的结构示意图

具体实施方式

下面给出本发明的优选实施方式，并结合附图加以说明。

如图1所示，铝熔体表面吸氢特性研究用实验装置的主要结构包括进气管1、单向阀2、电热棒3、热电偶4、温控装置5、水浴槽6、密闭容器7、湿度测量仪8、气体分配器9、坩埚10和加热炉11。其中，电热棒3和热电偶4均浸入水浴槽6中，并与温控装置5组成一个水温控制系统；内装有一定量水的密闭容器7亦浸入水浴槽6中，底部借助单向阀2与进气管1相连，顶部借助一段管路与气体分配器9的进气口相连；湿度测量仪8插装在密闭容器7的顶部，气体分配器9是一个用管径为Φ10mm的耐热钢管卷成的直径与坩埚10直径相当的圆环形构件，在管壁的上、下、内、外四个方向上均匀地加工出直径为Φ1～2mm的透孔，开孔率为50～60％。盛有铝熔体的坩埚10置于电阻加热炉11内，气体分配器9置于坩埚10的正上方。

使用时，内装有一定量水的密闭容器7，在不同的水浴温度下，其上方将产生不同水蒸汽分压的气氛。从密闭容器7底部进入的气体将把气氛中的水蒸汽通过气体分配器9带到置于加热炉11内盛有铝熔体的坩埚10的上方，从而使铝熔体处于具有一定湿度的气氛中。

实验之前，可先对不同水浴温度、不同气体流量条件下所对应的气氛湿度进行测量，然后根据实验研究所需的气氛湿度来确定水浴温度和气体流量。

本发明可使铝熔体处于一种湿度大范围可调的气氛中，为铝熔体吸氢特性的研究创造了方便条件。