一种高温熔体表面张力测量装置及测量方法

摘要

本发明提供了一种高温熔体表面张力测量装置及测量方法，它包括表面张力测量系统、加热炉、升降系统、真空及气氛控制系统、温度控制系统和控制显示系统。表面张力测量系统用于产生气泡和获取气泡内最大压力数据，加热炉用于提供数据提取环境，升降系统用于控制表面张力测量系统和加热炉的相对位置，真空及气氛控制系统用于保证表面张力测量系统、加热炉的反应气氛和压力一致，温度控制系统用于保证加热炉中的反应温度，控制显示系统用于对测量数据进行处理计算高温熔体物性并进行显示。该装置可以保证在良好的升温速率和精确的温度控制下快速精确的测量出高温熔体的表面张力。

主权项

一种高温熔体表面张力测量装置，其特征在于：包括表面张力测量系统(1)、加热炉(2)、升降系统(3)、真空及气氛控制系统(4)、温度控制系统(5)和控制显示系统(6)；表面张力测量系统(1)：包括第一惰性气体储存瓶(1‑1)、第一减压阀(1‑2)数字式压差计(1‑7)、腔体(1‑8)、第一弹簧管(1‑9)和毛细管(1‑10)；所述毛细管(1‑10)通过腔体(1‑8)固定，保证毛细管(1‑10)处于竖直状态，且毛细管(1‑10)的顶部位于腔体(1‑8)内；所述毛细管(1‑10)位于腔体(1‑8)外侧的部分设置在第一弹簧管(1‑9)内；所述腔体(1‑8)的底部与第一弹簧管(1‑9)的顶端密封连通；所述第一惰性气体储存瓶(1‑1)的出气口通过气管与毛细管(1‑10)的上端连通，所述第一减压阀(1‑2)和数字式压差计(1‑7)分别设置在气管上，其中，第一减压阀(1‑2)位于第一惰性气体储存瓶(1‑1)出气口侧；加热炉(2)：包括加热炉体、连接管(2‑13)、保温罩(2‑7)、石墨加热体(2‑8)和实验用坩埚(2‑10)；所述加热炉体包括开口向上的U形的炉壁(2‑15)和炉盖(2‑14)，炉盖(2‑14)设置在炉壁(2‑15)的上方，且与炉壁(2‑15)的开口密封连接形成反应腔；所述炉壁(2‑15)上具有热电偶安装孔(2‑4)、加热体导线入口(2‑6)和气体进口(2‑12)，炉壁(2‑15)上还设有加热炉抽气阀(2‑5)；所述保温罩(2‑7)为开口向下的U形结构，其设置在反应腔内，石墨加热体(2‑8)设置在保温罩(2‑7)内，实验用坩埚(2‑10)位于石墨加热体(2‑8)和保温罩(2‑7)形成的空间内；所述连接管(2‑13)的顶端与第一弹簧管(1‑9)的底端可拆卸密封连接，连接管(2‑13)的底端依次穿过炉盖(2‑14)和保温罩(2‑7)的上部；连接管(2‑13)位于炉盖(2‑14)上方的部分从上而下依次设有测量系统抽气阀(2‑1)和加热炉密封阀(2‑2)；升降系统(3)：包括安装台(3‑1)、光栅尺(3‑2)，第一升降杆(3‑3)、第二升降杆(3‑4)、加热炉安装架(3‑5)、光栅尺固定架和升降杆驱动件(3‑6)；所述升降杆驱动件(3‑6)驱动第一升降杆(3‑3)和第二升降杆(3‑4)上下移动，第二升降杆(3‑4)的顶端与安装台(3‑1)固定连接，所述腔体(1‑8)设置在安装台(3‑1)上；所述加热炉安装架(3‑5)固定在升降杆驱动件(3‑6)的外壳上，加热炉(2)安装在加热炉安装架(3‑5)上，第一升降杆(3‑3)的顶端与炉盖(2‑14)固定连接；所述光栅尺(3‑2)用于检测第二升降杆(3‑4)上下移动的位移，其包括数据采集部和可在数据采集部上来回滑动的滑动部，所述滑动部与安装台(3‑1)的右端固定连接，所述数据采集部固定在光栅尺固定架的顶端；所述毛细管(1‑10)的底部依次穿过炉盖(2‑14)和保温罩(2‑7)进入反应腔内；真空及气氛控制系统(4)：包括第二惰性气体储存瓶、真空泵和真空控制柜；所述第二惰性气体储存瓶通过输气管与气体进口(2‑12)连通，真空泵通过管道及测量系统抽气阀(2‑1)与连接管(2‑13)连通，实现对腔体(1‑8)抽真空，真空泵通过管道及加热炉抽气阀(2‑5)与反应腔连通，实现对加热炉(2)抽真空，真空控制柜的信号输出端与真空泵连接，实现对抽真空过程的控制；温度控制系统(5)：包括热电偶和温控柜，所述热电偶通过热电偶安装孔(2‑4)安装在炉壁(2‑15)上，热电偶的数据输出端与温控柜连接，将所测温度信号输入温控柜，温控柜根据接收到的温度信号控制石墨加热体(2‑8)的加热温度；控制显示系统(6)：包括控制器和显示设备；所述数字式压差计(1‑7)的信号输出端与控制器的信号输入端连接，控制器的位移控制信号输出端与升降杆驱动件(3‑6)连接，所述光栅尺(3‑2)的信号输出端与控制器的位移信号输入端连接，真空控制柜的真空控制信号输入端与控制器的真空控制信号输出端连接，温控柜的温度信号输出端与控制器的温度信号输入端连接，温控柜的温度控制信号输入端与控制器的温度控制信号输出端连接；所述控制器根据接收信号计算加热炉(2)实验用坩埚(2‑10)内待测熔体的表面张力；所述控制器的显示信号输出端与显示设备的显示信号输入端连接。