镁合金熔体凝固晶粒尺寸的热分析检测方法

摘要

本发明提供一种镁合金熔体凝固晶粒尺寸的热分析检测方法与装置，属于镁合金熔体处理和铸造凝固领域。该方法采用定量镁及镁合金熔体，浇入取样杯中冷却，在镁合金熔体冷却的过程中，采用两根热电偶分别测定凝固过程熔体中心和边沿的温度，用温度采集装置采集温度数据，计算机程序记录熔体凝固过程熔体中心和边沿温度随时间的变化，再通过热分析检测方法确定枝晶相干点固相分数，并与标准值比较，判定变质处理、晶粒细化处理或添加合金元素对镁合金晶粒尺寸的细化或粗化效果。本发明并不要求凝固过程中的热分析冷却曲线中出现再辉，特别适合凝固潜热释放较小的镁合金，在较宽凝固速度范围内能够表征变质效果，预报凝固晶粒尺寸。

主权项

一种镁合金熔体凝固晶粒尺寸的热分析检测方法，其特征在于：所述热分析检测方法采用的装置包括取样杯、温度采集装置、计算机记录和分析系统；所述温度采集装置包括边沿热电偶、中心热电偶和模数转换器；各部分连接关系为：模数转换器的输入端口分别同边沿热电偶和中心热电偶相连接，模数转换器的输出端口接入计算机记录和分析系统；其控制过程如下：取样后温度采集装置开始采集数据，同时计算机记录和分析系统将数据记录存档，待熔体凝固完毕，将数据导入到计算机记录和分析系统中的数据分析软件，计算输出结果；所述取样杯包括上盖、底座和杯桶；上盖和底座为绝热耐火材料，杯桶材料为铜、不锈钢、石墨或陶瓷；所述热分析检测方法为：在镁合金熔铸现场，采用定量镁及镁合金熔体，将其浇注入稳定散热的取样杯中冷却，在镁合金熔体冷却的过程中，采用两根热电偶分别测定凝固过程熔体中心和边沿的温度，用温度采集装置采集温度数据，计算机程序记录熔体凝固过程熔体中心和边沿温度随时间的变化，热分析检测方法步骤如下：第一步，建立中心热电偶的热分析冷却曲线和边沿热电偶的热分析冷却曲线；第二步，求出两条冷却曲线温度随时间变化的差值，根据该差值确定熔体凝固过程中的枝晶相干点温度；第三步，对中心热电偶的热分析冷却曲线求导，得出其冷却速率曲线，再利用牛顿基线法确定该冷却速率曲线的基线，通过积分计算得出该冷却曲线和基线之间的面积，从而得出熔体在凝固过程中固相分数与温度的关系曲线，第四步，通过固相分数与温度的关系曲线，确定枝晶相干点的固相分数$f_s^{\mathrm{DCP}};$第五步，将所得枝晶相干点固相分数与该合金系的标准枝晶相干点固相分数进行对比，根据越大，表明其晶粒尺寸越小的原理，判定变质处理、晶粒细化处理或添加合金元素对镁合金晶粒尺寸的细化或粗化效果；所述热分析检测方法中，采用计算机实现热分析过程数据记录和数据分析；计算机将温度采集装置采集的数据记录存档，将数据导入到数据分析软件，所述数据分析软件是Origin数据处理软件，其程序流程如下：导入计算机记录到的温度‑时间数据，以温度为纵坐标，时间为横坐标，做冷却曲线，求出中心和边沿两条曲线温度最大差值处即为枝晶相干点，对中心冷却曲线求导得到冷却速率曲线，然后利用牛顿基线法求出固相分数与温度对应关系，最后得出枝晶相干点温度对应的固相分数即为将获得的枝晶相干点固相分数与软件数据库中该合金系的标准枝晶相干点固相分数进行对比，判定合金晶粒大小，从而定量判定变质细化效果以及添加元素对晶粒尺寸的细化或粗化效果。