一种激光加热气体悬浮高温撞击急冷装置
本发明公开了一种激光加热气体悬浮高温撞击急冷装置，涉及材料研究制备技术领域，包括喷嘴分合机构、悬浮炉体、高速相机一、高速相机二、堵落控制机构、驱动执行件、托盘和撞击基板。本发明的有益之处在于：通过高速状态下的托盘带动连接的撞击基板处于同高速状态，实现自由落体的高温熔滴与高温高速的撞击基板之间的撞击，可利用撞击加速冷却，解决现有无容器技术设备中无法快速冷却的问题，对于在不同温度不同速度进行撞击的材料进行高速相机的观察分析，可以研究高温材料的高温性能、受损机理和服役寿命；通过控制撞击基板在不同温度进行凝固结晶以及相选择凝固，以便制备新型高性能材料；实现熔滴与撞击基板相撞的瞬间的高速观察。
发明专利
CN202410782818.7
2024-06-17
CN118347299A
2024-07-15
F27B17/02(2006.01)
常州蓝泰光电科技有限公司
朱效庆;谢淑燕;余野建定
213000 江苏省常州市武进区常武中路18-3号常州科教城惠研楼北楼2403室
常州卓律企服专利代理事务所(普通合伙)
黄锐
江苏;32
1.一种激光加热气体悬浮高温撞击急冷装置，其特征在于：包括喷嘴分合机构（1）、悬浮炉体（2）、高速相机一（3）、高速相机二（4）、堵落控制机构（5）、驱动执行件（6）、托盘（7）、撞击基板（9）、上层板（10）、光学平台（12）和下层板（11），所述驱动执行件（6）的输出端与所述托盘（7）底部连接，且位于所述托盘（7）上的加热区域设有撞击基板（9），所述撞击基板（9）位于悬浮炉体（2）中的中部导管（215）底端端口的正下方，且位于撞击基板（9）顶部的同水平面周围分布设有高速相机一（3）和高速相机二（4），所述中部导管（215）底端的端口处设有堵落控制机构（5）； 所述喷嘴分合机构（1）包括喷嘴组件块（110）、半锥槽（111）、半圆孔槽（112）、分合连接头（120）和喷嘴分合气缸（130），分别位于两个喷嘴组件块（110）上的半锥槽（111）之间形成一个物料放置锥槽，且物料放置锥槽底部通过拼合在一起的两个半圆孔槽（112）与位于所述悬浮炉体（2）中的矩形凹面（212）内部空间连通，位于所述喷嘴分合气缸（130）输出端的两个分合连接头（120）分别与两个所述喷嘴组件块（110）连接； 拼合在一起的两个所述半圆孔槽（112）与所述中部导管（215）形成一个共中心线的自由落体孔道，且中部导管（215）顶端端口与所述矩形凹面（212）内部空间连通，所述中部导管（215）与位于所述悬浮炉体（2）中的气体导入嘴（213）连通。 2.根据权利要求1所述的一种激光加热气体悬浮高温撞击急冷装置，其特征在于：所述悬浮炉体（2）还包括上圆筒（210）、喷嘴放置凹面（211）、冷却水出接头（214）、下圆筒（220）、冷却水进接头（221）、密封套管（222）和连接环板（230），所述上圆筒（210）筒口与所述下圆筒（220）筒口密封连接，且上圆筒（210）顶端端面开设有喷嘴放置凹面（211），所述上圆筒（210）上和所述下圆筒（220）上分别连通设有冷却水出接头（214）和冷却水进接头（221），位于所述下圆筒（220）内的密封套管（222）内与所述中部导管（215）的对应部分密封固定连接，所述上圆筒（210）通过连接环板（230）与所述上层板（10）的对应部位固定连接。 3.根据权利要求2所述的一种激光加热气体悬浮高温撞击急冷装置，其特征在于：所述冷却水出接头（214）和冷却水进接头（221）均通过管体与外接冷却水循环制冷设备连接。 4.根据权利要求1所述的一种激光加热气体悬浮高温撞击急冷装置，其特征在于：所述矩形凹面（212）设置在同一个悬浮炉体（2）中的喷嘴放置凹面（211）内底部，所述中部导管（215）和气体导入嘴（213）均设置在同一个悬浮炉体（2）中的上圆筒（210）上的不同位置处。 5.根据权利要求1所述的一种激光加热气体悬浮高温撞击急冷装置，其特征在于：所述堵落控制机构（5）包括堵头（510）、连接座（520）和推拉气缸（530），所述堵头（510）一端的端面通过移动与所述中部导管（215）的底端端口相互密封接触，且堵头（510）另一端与位于所述推拉气缸（530）输出端上的连接座（520）固定连接，所述推拉气缸（530）的缸体部分通过对应的气缸固定板（13）与所述上层板（10）底部固定连接，所述推拉气缸（530）型号不仅限为4V210-08。 6.根据权利要求1所述的一种激光加热气体悬浮高温撞击急冷装置，其特征在于：所述喷嘴组件块（110）底部的部分表面与位于所述矩形凹面（212）端口处的周围表面相互滑动接触，且两个喷嘴组件块（110）底部的部分表面之间形成的遮盖区域远大于所述矩形凹面（212）端口。 7.根据权利要求1所述的一种激光加热气体悬浮高温撞击急冷装置，其特征在于：所述托盘（7）上的加热区域热源包括置于托盘（7）上的加热器（8）加热和照射在撞击基板（9）上的激光加热。 8.根据权利要求1所述的一种激光加热气体悬浮高温撞击急冷装置，其特征在于：所述驱动执行件（6）包括加速气缸和加速电机，且驱动执行件（6）安装在下层板（11）底部，其中加速电机运行转速为0-1500r/min，且托盘（7）速度范围与电机运行转速一样。 9.根据权利要求1所述的一种激光加热气体悬浮高温撞击急冷装置，其特征在于：所述上层板（10）顶部一侧通过连接杆与位于喷嘴分合气缸（130）缸体部分上的气缸固定板（13）相互固定连接，且上层板（10）底部四角处与位于下层板（11）四角处的支杆结构对应连接，位于下层板（11）四角处的每一个支杆结构底端与光学平台（12）的对应部位固定连接，所述喷嘴分合气缸（130）型号为HFKL16。 10.根据权利要求1所述的一种激光加热气体悬浮高温撞击急冷装置，其特征在于：所述物料放置锥槽内气动悬浮的所定尺寸的颗粒总质量为10-50mg，且所定尺寸的颗粒与撞击基板（9）顶部表面之间间距为50-500mm。