铝合金熔体快速热分析系统的研制

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要铝合金熔体的质量如变质效果对铝合金零件的内在质量及力学性能有决定性的影响，利用热分析法评价铝合金熔体质量具有重要理论意义和实用价值。本文设计了一种基于PC机的多通道、高精度铝合金熔体热分析系统，可以在5分钟内分析判别ZL101合金的变质效果。首先设计了温度补偿电路和低漂移信号放大电路，选择了适合做热分析的数据采集卡。设计了一种新型热电偶结构，热响应灵敏，不需更换，节约材料，操作方便；设计了陶瓷型样杯，通过比较三种不同尺寸样杯的ZL101合金冷却曲线确定了样杯尺寸，它具有永久使用性。本文以VisualC++作为工具，开发了热分析系统的

2、软件部分。通过中断方式实现了16路数据的同步高速采集，采集过程可以监控，采集信号采用三级存储机制存储；算术平均中位值法滤波；对热电偶分度表采用分段最小二乘线性拟合方式处理，提高了热电势与温度之间的转化速度，节约了内存；采用三点中心差分法求微分曲线，并用相邻平均法光滑，求得的微分曲线准确、连续光滑；通过数学模型法和人工识别法两种方式识别特征值，两者互为补充，提高了识别精度。对影响系统精度的因素进行了分析，并用纯铝熔液的热分析试验来测试系统精度。结果表明系统测量重复性高，抗干扰能力强。本文对ZL101合金采用随机浇注的方法，准确确立了其未经过细化和变质处理时的热分

3、析特征值。对不同含量变质剂和不同变质保温时间的锶变质ZL101合金熔体的变质效果进行了研究。其中判别变质等级时在AFS6级变质图各级别间插入中间等级，减小了人为因素的影响。研究结果表明，变质前后共晶生长温度的降低值与变质等级间存在S型曲线关系，辅助共晶再辉温升特征值，可以用来评价ZL101合金的变质效果。关键词：热分析铝合金冷却曲线微分曲线变质特征值I华中科技大学硕士学位论文AbstractThequalityofaluminumalloymeltsuchasmodificationeffectdeterminesfactorstotheintegrityof

4、aluminumalloypartsandtheirmechanicalproperties.Byuseofthermalanalysismethodevaluatingqualityofaluminumalloymelthasboththeoreticalandpracticalsignificance.Amulti-channel,highprecisionaluminumalloythermalanalysissystembasedonPCmachinehasbeendesignedinthispaper,whichcanmeasuremodificat

5、ionlevelofZL101alloyinsidefiveminutes.Finallyacompensatingcircuitfortemperatureandalowdriftsignalamplifyingcircuitweredesigned,andthenadataacquisitioncardsuittothermalanalysiswaschosen.Anewpatternofthermocouplestructuresensitivetotemperaturewasdesigned.Itwasnoneedtoreplacethermocoup

6、lefromtimetotime,thereforematerialwassavedanditwasconvenienttooperate.Aceramicsamplecupwasdesigned,whichcanbeusedpermanently.Throughanalysisonthecoolingcurvesofthreesamplecups,whichhavedifferentkindofdimension,thecup’ssizewasdetermined.Thesoftwarepartofthermalanalysissystemwasdevelo

7、pedusingVisualC++.Highspeed,sixteen-channelsacquisitionwasavailablebyinterrupt.Theacquisitionprocesscouldbemonitoredandthesignalwasstoredapplyingthreelevelsstoringmechanism.Filteringwasimplementedbycalculatingaverageandmedialvalue.Thesegmentalleastsquarelinearfittingforthermocouplei

8、ndexsavedmemoryspac