本發(fā)明屬于材料工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種防止金屬試樣高溫氧化的裝置及其使用方法。

背景技術(shù)：

金屬試樣在高溫加熱試驗(yàn)過程中，表面與爐膛內(nèi)的氧氣發(fā)生反應(yīng)，使得金屬表面氧化，尤其是在高溫長(zhǎng)時(shí)間加熱實(shí)驗(yàn)中，金屬氧化非常嚴(yán)重，極大的破壞了金屬試樣，使得實(shí)驗(yàn)不能順利進(jìn)行。防止金屬氧化的方法較多，通入保護(hù)性氣體排除氧氣可以防止氧化，將金屬試樣置于真空中加熱避免氧化，將金屬試樣埋入鑄鐵屑中加熱可以減少氧化，將金屬試樣置于碳熱還原氣氛中也有較好的保護(hù)效果。通入保護(hù)性氣氛需要有專用的保護(hù)氣氛爐，真空加熱也需要專用的設(shè)備，鑄鐵屑常用于鋼鐵零件小批量淬火過程中減少氧化，采用碳熱還原氣氛時(shí)常常需要雙坩堝，占用的空間較大，裝入的試樣也較少，坩堝成本也較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決上述問題，提供一種占用空間小、裝入試樣較多的防止金屬試樣高溫氧化的裝置。

本發(fā)明的另一目的，是提供一種前述防止金屬試樣高溫氧化的裝置的使用方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種防止金屬試樣高溫氧化的裝置，包括設(shè)有蓋板的耐高溫容器、隔離層、還原劑，所述隔離層設(shè)置于耐高溫容器內(nèi)下部，還原劑設(shè)置于隔離層上方，金屬試樣放置于隔離層之中，所述隔離層用于將金屬試樣與還原劑、坩堝相隔離。

優(yōu)選地，所述隔離層由若干個(gè)抗氧化顆粒組成，所述抗氧化顆粒采用抗氧化金屬材料或抗氧化陶瓷材料制成。

優(yōu)選地，所述抗氧化顆粒為球狀或片狀。

優(yōu)選地，所述還原劑為顆粒狀石墨、顆粒狀活性碳、鑄鐵切屑中的至少一種。

優(yōu)選地，所述蓋板采用陶瓷、石墨或抗氧化金屬材料制成。

優(yōu)選地，所述耐高溫容器為陶瓷坩堝或抗氧化金屬坩堝。

一種前述防止金屬試樣高溫氧化的裝置的使用方法，包括以下步驟：

S1，放置隔離層：將隔離層放置于所述耐高溫容器內(nèi)；

S2，放置金屬試樣：將金屬試樣放置于隔離層之中，使所述隔離層覆蓋金屬試樣；

S3，放置還原劑：在所述隔離層上方放置所述還原劑；

S4，放置蓋板：將所述蓋板蓋住所述耐高溫容器。

優(yōu)選地，完成所述步驟S2后，重復(fù)所述步驟S1和步驟S2，直至若干待實(shí)驗(yàn)金屬試樣放置完全。

本發(fā)明提供的防止金屬試樣高溫氧化的裝置及其使用方法具有以下有益效果：

1、實(shí)驗(yàn)效率高：能夠在耐高溫容器中一次裝入較多試樣，提高了實(shí)驗(yàn)效率；

2、良好的保護(hù)效果：通過隔離層的設(shè)置有效避免了金屬試樣與還原劑相接觸，同時(shí)能防止碳滲入到金屬試樣中；

3、有效降低成本：可采用廉價(jià)耐高溫容器和隔離層，加熱結(jié)束后，連同高溫容器和隔離層一起淬火，避免了出爐過程中金屬試樣的氧化。

4、裝置簡(jiǎn)單，設(shè)置靈活：可根據(jù)加熱溫度和加熱時(shí)間，調(diào)整還原劑的裝入量，進(jìn)一步確保了高溫長(zhǎng)時(shí)間加熱時(shí)也具有良好的保護(hù)效果。

5、本發(fā)明提供的該裝置的使用方法，簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，可操作性和可控性強(qiáng)，實(shí)用性強(qiáng)，值得在業(yè)內(nèi)推廣

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中防止金屬試樣高溫氧化的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例2中防止金屬試樣高溫氧化的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例3中防止金屬試樣高溫氧化的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：1、耐高溫容器；2、金屬試樣；3、隔離層；4、還原劑；5、蓋板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明：

如圖1-3所示，本發(fā)明的防止金屬試樣2高溫氧化的裝置，包括耐高溫容器1、隔離層3和還原劑4，耐高溫容器1上設(shè)有蓋板5。隔離層3設(shè)置于耐高溫容器1內(nèi)下部，還原劑4設(shè)置于隔離層3上方，金屬試樣2放置于隔離層3之中。

耐高溫容器1的目的是盛放隔離層3、還原劑4和金屬試樣2，以完成金屬高溫加熱試驗(yàn)。為達(dá)上述目的，耐高溫容器1可以選用但不限于坩堝或抗氧化金屬坩堝中一種。凡在本發(fā)明的指導(dǎo)思想下，在本領(lǐng)域常用耐高溫容器1中選用的其它耐高溫容器1也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。蓋板5采用陶瓷、石墨或抗氧化陶瓷材料制成。

隔離層3用于將金屬試樣2與還原劑4、坩堝1相隔離。隔離層3可以由若干個(gè)抗氧化顆粒組成，抗氧化顆粒采用抗氧化金屬材料或抗氧化陶瓷材料制成?？寡趸w?？梢圆捎们驙罨蚱瑺?，或其它規(guī)則或不規(guī)則形狀。采用球狀或片狀的抗氧化顆粒便于生產(chǎn)制造，且可更有效避免還原劑4接觸金屬試樣2。在本實(shí)施例中，抗氧化顆粒為陶瓷球、陶瓷片、抗氧化金屬片或抗氧化金屬球中的至少一種。凡在本發(fā)明的指導(dǎo)思想下，在本領(lǐng)域常用抗氧化顆粒中選用的其它抗氧化顆粒也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

在本實(shí)施例中，采用還原劑4的目的是讓還原劑在高溫下與空氣中的氧反應(yīng)，使耐高溫容器1內(nèi)形成碳熱還原氣氛，防止金屬試樣2的高溫氧化。為達(dá)上述目的，可以選用但不限于顆粒狀石墨、顆粒狀活性碳、鑄鐵切屑中的至少一種。

上述防止金屬試樣2高溫氧化的裝置的使用方法，包括以下步驟：

S1，放置隔離層3：將隔離層3放置于所述耐高溫容器1內(nèi)；

S2，放置金屬試樣2：將金屬試樣2放置于隔離層3之中，使所述隔離層3覆蓋金屬試樣(2)；

S3，放置還原劑4：在所述隔離層3上方放置所述還原劑4；

S4，放置蓋板5：將所述蓋板5蓋住所述耐高溫容器1。

當(dāng)金屬試樣2較多時(shí)，在完成步驟S2后，重復(fù)步驟S1和步驟S2，直至若干待實(shí)驗(yàn)金屬試樣2放置完全。

下面以具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明防止金屬試樣高溫氧化的裝置及其使用方法的原理和過程，以進(jìn)一步展示本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。需要說明的是，為方便對(duì)比各實(shí)施例中裝置的差異和相似之處，對(duì)相同的部件采用相同的附圖標(biāo)記。

實(shí)施例1

本實(shí)施例中，耐高溫容器1是50ml的剛玉坩堝，金屬試樣2是一種不銹鋼試樣，隔離層3由直徑5mm的剛玉球和直徑2mm的剛玉球組成，還原劑4是粒徑為8mm左右的顆粒狀石墨，蓋板5為剛玉蓋板。如圖1所示，剛玉球構(gòu)成的隔離層3設(shè)置于坩堝下部，顆粒狀石墨設(shè)置于隔離層3上方，不銹鋼試樣放置于剛玉球之中。實(shí)際操作時(shí)，先在坩堝底部放置剛玉球，避免不銹鋼試樣接觸坩堝底部的雜質(zhì)，接著將不銹鋼試樣放置在剛玉球上面，然后再放置剛玉球完全覆蓋金屬試樣，再在剛玉球上面放置顆粒狀活性碳，最后蓋上剛玉蓋板，減少與空氣接觸的面積。

該實(shí)施例中金屬試樣較少，放置的活性碳較多，發(fā)明人實(shí)驗(yàn)證明，在1300℃保溫12h，也未將活性碳氧化完，具有良好的長(zhǎng)時(shí)間防氧化效果。

實(shí)施例2

本實(shí)施例中，耐高溫容器1是100ml的石墨坩堝，金屬試樣2是一種貝氏體鋼試樣，隔離層3由直徑5mm的剛玉球和直徑2mm的剛玉球組成，還原劑4是粒徑大于6mm的顆粒狀活性碳，蓋板5為石墨蓋板。如圖2所示，剛玉球構(gòu)成的隔離層3設(shè)置于坩堝下部，顆粒狀活性碳設(shè)置于隔離層3上方，貝氏體鋼試樣放置于剛玉球之中。實(shí)際操作時(shí)，先在坩堝底部放置剛玉球，避免金屬試樣接觸石墨坩堝底部，接著將貝氏體鋼試樣放置在剛玉球上面，然后再放置剛玉球完全覆蓋金屬試樣，再在剛玉球上面放置貝氏體鋼試樣，如此了放置三層試樣，最后放置剛玉球后，再在剛玉球上面放置顆粒狀活性碳，最后蓋上石墨蓋板，減少與空氣接觸的面積。

該實(shí)施例中金屬試樣較多，放置的活性碳較少，發(fā)明人實(shí)驗(yàn)證明，在1100℃保溫2h，未將活性碳氧化完，具有良好的防氧化效果。

實(shí)施例3

本實(shí)施例中，耐高溫容器1是50ml的剛玉坩堝、金屬試樣2是一種45鋼試樣，隔離層3由3mm厚的莫來石片組成，還原劑4是顆粒狀活性碳，蓋板5為莫來石蓋板。如圖3所示，莫來石片構(gòu)成的隔離層3設(shè)置于坩堝下部，顆粒狀活性碳設(shè)置于隔離層3上方，45鋼試樣放置于莫來石片之中。實(shí)際操作時(shí)，先在坩堝底部放置莫來石片，避免金屬試樣接觸坩堝底部的雜質(zhì)，接著將45鋼試樣放置在莫來石片上面，然后再放置莫來石片完全覆蓋金屬試樣，再在莫來石片上面放置45鋼試樣，如此放置三層試樣，最后放置莫來石片后，再在莫來石片上面放置顆粒狀活性碳，最后蓋上莫來石蓋板，避免與空氣接觸。

該實(shí)施例中金屬試樣較多，放置的活性碳較少，發(fā)明人實(shí)驗(yàn)證明，在830℃保溫40min，未將活性碳氧化完，具有良好的防氧化效果。將坩堝連同45鋼試樣、莫來石片一起淬入水中，坩堝和莫來石片都沒有破裂，可以重復(fù)使用。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。