[发明专利]地面微重力下材料熔炼和焊接实验装置及基于该装置实现微重力下材料熔炼方法和焊接方法

权利要求书

1.地面微重力下材料熔炼和焊接实验装置，其特征在于，它包括真空系统、热源（2）、夹持抛射装置（3）和缓冲装置（4），

所述的真空系统包括真空室（1）和抽真空装置（5），所述的真空室的抽气孔与抽真空系统的抽真空孔连通，

所述的热源（2）固定在真空室（1）内部顶端的中心位置，所述的夹持抛射装置（3）固定在真空室（1）内部的侧壁上，所述的缓冲装置（4）置于真空室（1）内部底面，且缓冲装置（4）位于热源（2）的正下方。

2.根据权利要求1所述的地面微重力下材料熔炼和焊接实验装置，其特征在于，所述的热源（2）为脉冲电子束热源，且脉冲电子束热源的工作电流范围为从1mA到200mA。

3.采用权利要求1或2所述的地面微重力下材料熔炼和焊接实验装置实现微重力下材料熔炼方法，其特征在于，它的具体步骤为，

首先，采用夹持抛射装置（3）将试件固定，并将试件置于热源（2）的加热区域内，采用抽真空装置（5）对真空室（1）抽真空，使得真空室（1）的真空度低于5×10^-2Pa；

然后，夹持抛射装置（3）将试件以速度V₃垂直向上抛出，且同时热源（2）对试件进行加热，使试件熔化，且保证试件在下落至缓冲装置（4）之前凝固，试件经缓冲装置（4）缓冲，静止在缓冲装置（4）的上表面，完成微重力下材料的熔炼，所述的速度V₃的范围为从0.5m/s到3m/s。

4.根据权利要求3所述的微重力下材料熔炼方法，其特征在于，所述的速度V₃为2m/s。

5.采用权利要求1或2所述的地面微重力下材料熔炼和焊接实验装置实现微重力下材料焊接方法，其特征在于，它的具体步骤为，

首先，将装配体放置在夹持抛射装置（3）上，且保证装配体处于热源（2）的加热区域内，采用抽真空装置（5）对真空室（1）抽真空，使得真空室（1）的真空度低于5×10^-2Pa；

然后，夹持抛射装置（3）将装配体抛出，即：使装配体以水平初速度V₁和垂直向上初速度V₂运动，且同时热源（2）对装配体进行加热，使装配体熔化，且保证装配体在下落的过程中凝固，装配体在真空室（1）内下落N秒后，经缓冲装置（4）缓冲，静止在缓冲装置（4）的上表面，完成微重力下材料的焊接，所述的V₁的范围为从0.008m/s到0.015m/s，所述的V₂的范围为从0.5m/s到3m/s，所述的N的范围为从0.8到1。

6.根据权利要求5所述的微重力下材料焊接方法，其特征在于，所述N的取值为0.8。

7.根据权利要求5所述的微重力下材料焊接方法，其特征在于，所述的水平初速度V₁的取值为0.01m/s，垂直向上初速度V₂的取值为3m/s。

8.采用权利要求1或2所述的地面微重力下材料熔炼和焊接实验装置实现微重力下材料焊接方法，其特征在于，它的具体步骤为，

首先，将装配体放置在夹持抛射装置（3）上，且保证试件处于热源（2）的加热区域内，采用抽真空装置（5）对真空室（1）抽真空，使得真空室（1）的真空度低于5×10^-2Pa；

然后，夹持抛射装置（3）将装配体释放，即：使装配体做自由落体运动，且同时热源（2）对装配体进行加热，使装配体熔化，且保证装配体在下落的过程中凝固，装配体在真空室（1）内下落N秒后，经缓冲装置（4）缓冲，静止在缓冲装置（4）的上表面，完成微重力下材料的焊接，所述的N的范围为从0.8到1。

9.根据权利要求8所述的微重力下材料焊接方法，其特征在于，所述N的取值为0.8。