[发明专利]一种用于研究金属熔体凝固行为的水模拟装置及使用方法

权利要求书

1.一种用于研究金属熔体凝固行为的水模拟装置，其特征在于，所述的水模拟装置采用氯化铵水溶液(5)模拟金属熔体，包括结晶容器(2)、透明发热片(1)、控温仪器(3)、温度传感器(4)，以及结晶容器(2)内配制的氯化铵水溶液(5)；

所述的结晶容器(2)采用透明材料制作而成，结晶容器(2)内壁上布置温度传感器(4)用来监测结晶容器(2)内壁温度；所述的结晶容器(2)外壁上粘附透明发热片(1)，透明发热片(1)均通过电极与控温仪器(3)相连接；控温仪器(3)根据监测温度对氯化铵水溶液(5)进行温度控制；

在结晶容器(2)的各个壁面都可通过粘附透明发热片(1)、安装温度传感器(4)和控温仪器(3)实现壁面的恒温或缓慢降温，所需控温的壁面温度根据具体模拟的凝固条件确定，模拟多种条件下氯化铵水溶液(5)凝固过程中晶体形核生长过程。

2.根据权利要求1所述的一种用于研究金属熔体凝固行为的水模拟装置，其特征在于，所述的氯化铵水溶液(5)的质量分数为25～40％。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于研究金属熔体凝固行为的水模拟装置，其特征在于，根据需要，若所述的结晶容器(2)某一壁面需要加强冷却，在该壁面增设冷却回路(6)对其进行冷却，且该壁面不粘附透明发热片(1)。

4.根据权利要求3所述的一种用于研究金属熔体凝固行为的水模拟装置，其特征在于，所述的冷却回路(6)包括气路或水路。

5.根据权利要求4所述的一种用于研究金属熔体凝固行为的水模拟装置，其特征在于，所述的水路中的冷却剂为室温水或液氮制冷的酒精。

6.权利要求1-5任一所述的一种用于研究金属熔体凝固行为的水模拟装置的使用方法，其特征在于以下步骤：

第一步，室温下，在结晶容器(2)内配置质量分数为25～40％的氯化铵水溶液，此时，氯化铵未完全溶解；

第二步，通过透明发热片(1)对氯化铵水溶液进行升温至氯化铵完全溶解；所述的氯化铵水溶液升温溶解温度由氯化铵水溶液浓度确定；

第三步，根据研究需要，调节结晶容器(2)各壁面的温度，使氯化铵结晶；

所述的调节结晶容器各壁面的温度包括以下情况：通过调节各个透明发热片(1)的控温仪器(3)参数让结晶容器(2)各壁面缓慢降温，使氯化铵结晶；或通过冷却回路(6)对结晶容器(2)某一壁面进行加强冷却，使氯化铵快速结晶生长；或通过透明发热片(1)加热使结晶容器(2)某一壁面恒温，用于某壁面绝热条件下凝固行为的模拟；

第四步，透过透明发热片(1)和结晶容器(2)观察氯化铵晶体析出及凝固结构的形成。

7.根据权利要求6所述的一种用于研究金属熔体凝固行为的水模拟装置的使用方法，其特征在于，所述的氯化铵水溶液(5)升温溶解温度随氯化铵水溶液浓度确定，氯化铵水溶液(5)升温温度范围为20～90℃。