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申请/专利权人：北京工业大学

摘要：本发明提供一种金属材料非平衡凝固过程模拟测试系统和方法，金属材料非平衡凝固过程模拟测试系统包括：熔滴获取装置具有熔滴出口，熔滴获取装置用于由熔滴出口输出具有设定温度的待测金属材料的熔滴；基板平台设置于熔滴出口的下方，基板平台的顶部用于放置试验基板；调温装置设置于基板平台的顶部，用于调节试验基板上的温度分布；激光加热装置用于朝向试验基板的上表面发射激光束，以加热落至试验基板上的熔滴；温度场检测装置用于检测试验基板上的温度分布；控制器与熔滴获取装置、调温装置、激光加热装置和温度场检测装置连接。本发明能够实现试验基板温度分布梯度和温度梯度变化对金属材料非平衡凝固成型影响的研究。

主权项：1.一种金属材料非平衡凝固过程模拟测试系统的模拟测试方法，其特征在于，所述系统包括：熔滴获取装置，具有熔滴出口，所述熔滴获取装置用于由所述熔滴出口输出具有设定温度的待测金属材料的熔滴；基板平台，设置于所述熔滴出口的下方，所述基板平台的顶部用于放置试验基板，以使所述熔滴能够下落至所述试验基板上；调温装置，设置于所述基板平台的顶部，用于紧贴所述试验基板的下表面，并调节所述试验基板上的温度分布；激光加热装置，设置于所述基板平台的上方，用于朝向所述试验基板的上表面发射激光束，以加热所述试验基板和或落至所述试验基板上的所述熔滴；温度场检测装置，设置于所述基板平台的上方，用于检测所述试验基板上的温度分布；控制器，与所述熔滴获取装置、所述调温装置、所述激光加热装置和所述温度场检测装置连接，用于根据所述设定温度控制所述熔滴获取装置工作、用于获取所述试验基板上的温度分布、以及用于根据所述温度分布控制所述调温装置和所述激光加热装置工作；所述调温装置包括液冷单元，多个所述液冷单元阵列排列且上表面平齐设置，所述液冷单元的上表面用于紧贴所述试验基板的下表面，每一所述液冷单元均具有进液口和出液口，换热介质能够通过所述进液口和所述出液口流经所述液冷单元；或者，所述调温装置包括半导体制冷器，多个所述半导体制冷器阵列排列且端面平齐设置，所述半导体制冷器的端面用于紧贴所述试验基板的下表面；所述方法包括：调整试验基板与熔滴获取装置的熔滴出口的距离至预设距离，调整试验基板的水平角度至预设角度，确定试验基板上的熔滴落点附近区域；调整激光加热装置、温度场检测装置和高速图像采集装置对焦至所述熔滴落点附近区域；控制熔滴获取装置将待测金属材料加热至设定温度，得到待测金属材料的液态金属；实时获取所述熔滴落点附近区域的温度分布，控制调温装置调控试验基板上的温度分布至第一设定温度分布；控制激光加热装置按照设定功率，加热试验基板上的设定加热位置，并持续设定时间；控制熔滴获取装置在设定时间输出设定质量的液态金属，得到待测金属材料的熔滴；在熔滴下落至试验基板上时，实时获取熔滴的下落图像；控制调温装置调控试验基板上的熔滴落点处的温度分布至第一温度梯度，同步控制激光加热装置对熔滴加热；实时获取试验基板上的熔滴落点区域的温度分布图像，以及熔滴的凝固过程图像。

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