專利名稱：一種塊體非晶合金粘度系數(shù)的單光束激光測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料粘度測量領(lǐng)域，特別提供一種塊體金屬玻璃粘度系數(shù)的單光束激光 測量方法。
背景技術(shù)：
粘度是描述非晶合金過冷熔體動力學(xué)性質(zhì)的一個最重要參數(shù)，測定非晶合金的粘度 系數(shù)有助于理解非晶形成的動力學(xué)過程。測量塊體非晶合金粘度系數(shù)的難點是如何精確 測定固體在一定的載荷作用下長度在一定溫度下隨時間的變化規(guī)律。目前，測量塊體非 晶合金粘度系數(shù)的設(shè)備主要是利用差動變壓器直線位移傳感器測量長度的變化。
差動變壓器直線位移傳感器是一個開口變壓器，其原邊有一個繞組，副邊有兩個按 差動方式聯(lián)接的繞組。變壓器開口上有一活動鐵芯，該鐵芯產(chǎn)生位移時使磁路改變，從
而使輸出差動電壓隨之改變。其輸出電壓Es與鐵芯位移x成線性關(guān)系且十分靈敏。位移 變送器由同心分布在線圈骨架上一初級線圈P， 二個級線圈S1和S2組成，線圈組件 內(nèi)有一個可自由移動的桿裝磁芯(鐵芯)，當(dāng)鐵芯在線圈內(nèi)移動時，改變了空間的磁場 分布，從而改變了初次級線圈之間的互感量M，當(dāng)初級線圈供給一定頻率的交變電壓時， 次級線圈就產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，隨著鐵芯的位置不同，次級產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也不同， 這樣，就將鐵芯的位移量變成了電壓信號輸出。目前的量程自O(shè). 1-400毫米、分辨率達(dá) 0. l微米、線性度小于0.05%。但是其最小量程O. l毫米限制了它的應(yīng)用范圍，且不能測 量極為細(xì)小的長度變化。
針對上述方法的缺陷，有必要發(fā)展一種新的方法來實現(xiàn)對塊體非晶合金粘度系數(shù)的 精確測量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種測量塊體非晶合金粘度系數(shù)的單光束激光測量方法。 本發(fā)明提供的單光束激光測量塊體非晶合金粘度系數(shù)的方法，其特征在于測量過程
如下
1) 首先將被測樣品置于高真空加熱爐固件內(nèi)，并將爐體抽真空到10""Pa以下；
2) 利用SIOS-SP120D激光發(fā)射儀的激光發(fā)射盒發(fā)射一束激光打在樣品上方的加載 平臺的表面上。調(diào)節(jié)激光光束位置，使激光經(jīng)樣品表面反射沿原路返回到激光發(fā)射口，與入射光形成干涉；
3) 開啟高真空爐加熱器對樣品進(jìn)行加熱，由高真空加熱爐內(nèi)被測樣品下端安置的 K型熱電偶測量溫度，利用rbhS104調(diào)理板放大溫度信號，rbh6223h數(shù)據(jù)采集卡采集 溫度數(shù)據(jù)；
4) 利用SIOS-SP120D激光發(fā)射儀測得激光束光程位移變化，得到樣品高度隨時間 的變化規(guī)律；
5) 通過計算得到塊體非晶合金的粘度值，繪制粘度隨溫度變化的曲線，得到粘度 系統(tǒng)。
SIOS-SP120D激光發(fā)射儀測量激光光程位移量的原理是基于邁克爾遜干涉法。 SIOS-SP120D激光發(fā)射儀測量位移的精度達(dá)到1.24納米。高真空加熱爐頂端設(shè)計一個 玻璃窗口供激光投射在被測樣品上方的加載平臺的表面上。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，該方法主要特點是采用了單光束激光干涉。激光發(fā)射儀的分辨率 為1.24納米，并且激光干涉測量本身也具有很高的測量精度，綜合利用兩者的高精度， 減少了實驗過程中的測量誤差，尤其是在試樣變形的初始階段，可以有效測量微小變形， 彌補普通方法無法測量該階段的不足，提高了測量精度。 本發(fā)明測量基本原理如下
1)測量塊體非晶合金的粘度系數(shù)
圖1為單光束激光測量法測量塊體非晶合金粘度的原理圖。被測樣品4置于高真空 加熱爐1內(nèi)，SIOS-SP120D激光干涉儀激光發(fā)射盒6發(fā)射一束激光a打在加載平臺3的 上表面，激光經(jīng)樣品光滑表面反射沿原路返回至激光發(fā)射盒發(fā)射口形成干涉。根據(jù)粘度 測量的原理，粘度與在一定載荷作用下、不同的溫度下、樣品高度隨時間的變化規(guī)律滿 足下列公式
式中，真應(yīng)力。、應(yīng)變S分別滿足
CT = ! (2) "-ln(i) (3)
式中jc——試樣的初始面積；丄0——試樣的原始長度； F——外加載荷； 丄——壓縮后試樣的長度。 最終通過相應(yīng)的計算得出塊體非晶合金在不同的溫度下粘度系數(shù)


圖1是單光束激光測量法的示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。 圖l是單光束激光測量法的示意圖。
1) 樣品高度變化量的測量將被測樣品4置于高真空加熱爐1內(nèi)，用夾具2固定，上
加一加載平臺3。為了保證激光反射形成有效干涉，加載平臺表面與激光發(fā)射口相距 180mm-220mm為佳。開啟SIOS-SP120D激光干涉分析儀，發(fā)射一束激光a透過加熱爐玻 璃窗5打在加載平臺的上表面。激光經(jīng)過加載平臺表面有效反射沿原路返回到激光發(fā)射 盒6激光發(fā)射口，與入射激光形成干涉。干涉信號傳輸?shù)絊IOS-SP120D激光干涉儀，測 量在一定載荷的作用下、隨溫度的升高、樣品的高度隨時間的變化規(guī)律，再接入計算機。
2) 溫度的采集高真空爐內(nèi)被測樣品底部安置K型熱電偶7，溫度信號經(jīng)rbhS104調(diào) 理板放大100倍，再連接到rbh8223h數(shù)據(jù)釆集卡，最后連接計算機。
3) 操作時，調(diào)節(jié)激光發(fā)射盒6使激光均形成有效干涉后，關(guān)閉高真空加熱爐爐門， 對高真空加熱爐爐體抽真空。當(dāng)加熱爐爐內(nèi)真空度達(dá)到10—卞a以下，再微調(diào)激光發(fā)射盒6 位置確保經(jīng)加載平臺表面發(fā)射后的激光與入射光形成有效干涉。開啟高真空爐加熱器對 樣品進(jìn)行加熱，開始測量。
根據(jù)樣品高度隨時間的變化規(guī)律，可以計算得到塊體非晶合金粘度隨溫度的變化規(guī)律。
權(quán)利要求
1、一種塊體非晶合金粘度系數(shù)的單光束激光測量方法，其特征在是1)首先將被測樣品置于高真空加熱爐固件內(nèi)，并將爐體抽真空到10-4Pa以下；2)利用SIOS-SP120D激光發(fā)射儀的激光發(fā)射盒發(fā)射一束激光打在樣品上方的加載平臺的表面上，調(diào)節(jié)激光光束位置，使激光經(jīng)樣品表面反射沿原路返回到激光發(fā)射口，與入射光形成干涉；3)開啟高真空爐加熱器對樣品進(jìn)行加熱，由高真空加熱爐內(nèi)被測樣品下端安置的K型熱電偶測量溫度，利用rbhS104調(diào)理板放大溫度信號，rbh6223h數(shù)據(jù)采集卡采集溫度數(shù)據(jù)；4)利用SIOS-SP120D激光發(fā)射儀測得激光束光程位移變化，得到樣品高度隨時間的變化規(guī)律；5)通過計算得到塊體非晶合金的粘度值，繪制粘度隨溫度變化的曲線，得到粘度系統(tǒng)。
全文摘要
一種塊體非晶合金粘度系數(shù)的單光束激光測量方法，涉及塊體非晶合金粘度系數(shù)的單光束激光測量。將被測樣品置于高真空加熱爐固件內(nèi)，并將爐體抽真空到10^-4Pa以下；利用SIOS-SP120D激光發(fā)射儀的激光發(fā)射盒發(fā)射單束激光打在樣品上方加載平臺的表面上，使激光經(jīng)加載平臺表面反射后沿原路返回到激光發(fā)射口，與入射光形成干涉；測量在一定載荷作用下，隨著溫度的升高，樣品的高度隨時間的變化規(guī)律；用K型熱電偶測量高真空加熱爐內(nèi)被測樣品溫度，利用數(shù)據(jù)采集卡采集溫度數(shù)據(jù)。該方法由于采用了單光束激光干涉，利用激光以及干涉測量本身的高精度，減少了實驗過程中的測量誤差，提高了測量精度。
文檔編號G01N11/00GK101424609SQ20081023915
公開日2009年5月6日 申請日期2008年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月10日
發(fā)明者劉斌斌, 豐 葉, 林均品, 王艷麗, 陳國良, 黃妹婷 申請人:北京科技大學(xué)