一種粉末冶金燒結(jié)合金樣品電導(dǎo)率測量系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及合金電導(dǎo)率測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種粉末冶金燒結(jié)合金樣品電導(dǎo)率測量系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]材料電導(dǎo)率是表示物質(zhì)傳輸電流能力強弱的測量值。當施加電壓于導(dǎo)體兩端時，電荷載子會呈現(xiàn)朝某方向流動的行為，因而產(chǎn)生電流。根據(jù)歐姆定律，電導(dǎo)率σ定義為電流密度J和電場強度強度E的比率，即J= oE，電阻率P是電導(dǎo)率ο的倒數(shù)，S卩σ = I/
P O
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，用來測量樣品電導(dǎo)率的儀器有四探針電阻儀和渦流電導(dǎo)儀。所謂四探針，就是用規(guī)定針間距的四根金屬探針同時壓在被測樣品表面，見圖1，利用恒流源給探針a和d通以小電流，然后用高輸入阻抗的靜電計、電位差計、電子毫伏計或數(shù)字電壓表測量探針b和c間的電壓，最后計算樣品電阻率P =CVbc;/I，其中，C為四探針的修正系數(shù)，單位:厘米，C的大小取決于四探針的排列方法和針距，當探針的位置和間距確定，修正系數(shù)C即為常數(shù)；Vb。為探針b和C間的電壓，單位:伏特；1為通過樣品的電流，單位:安培。四探針電阻儀測量電導(dǎo)率的準確性與樣本的樣式和材質(zhì)有很大關(guān)系，其局限性在于探針較細，因此接觸電阻較大，接觸電阻級別有時相當于甚至大于被測樣品電阻率，測量小電阻樣品時會產(chǎn)生很大誤差。因此四探針電阻儀主要運用于測量較大電阻半導(dǎo)體(如單晶硅材料等)的電導(dǎo)率或者薄層電阻。
[0004]渦流電導(dǎo)儀測量電導(dǎo)率是基于渦流檢測原理，是依據(jù)電工行業(yè)的工件導(dǎo)電率要求而專門設(shè)計的、用來測量有色金屬電導(dǎo)率的無損檢測儀器。當導(dǎo)電體靠近變化著的磁場或?qū)w作切割磁力線運動時，由電磁感應(yīng)定律可知，導(dǎo)電體內(nèi)必然會感生出呈渦狀流動的電流，即所謂渦流。當檢測線圈靠近被檢工件時，其表面出現(xiàn)電磁渦流，該渦流同時產(chǎn)生一個與原磁場方向相反的磁場，并部分抵消原磁場，導(dǎo)致檢測線圈電阻和電感分量變化。這種反作用的大小與材料表面和近表面的導(dǎo)電率有關(guān)。通過渦流電導(dǎo)儀可直接檢測出非鐵磁性導(dǎo)電材料的電導(dǎo)率。
[0005]當前，國內(nèi)數(shù)字便攜式渦流電導(dǎo)儀分為半自動和機械式，半自動即手動旋鈕校準、數(shù)字顯示，如廈門鑫博特型號D60K和D500K的渦流電導(dǎo)儀；機械式即手動旋鈕校準、指針顯示，如廈門第二儀器廠型號FQ7501的渦流電導(dǎo)儀。渦流電導(dǎo)儀價格相對較為昂貴，最便宜的價格都在萬元以上，且測量精度有較大誤差，需要進行校準和補償進行比對。目前渦流電導(dǎo)儀常用的工作頻率包括60KHz和500KHz兩種，60KHz為航空工業(yè)電導(dǎo)率測試標準，500KHz則用于測量薄板材料電導(dǎo)率值，例如國外SMP10、Sigmatest2.069、Autosigma3000、以及國內(nèi)Sigma2008B型均有這兩種頻率檔。
[0006]用渦流電導(dǎo)儀測量電導(dǎo)率主要有兩個問題:一是只能測非鐵磁性材料電導(dǎo)率，不能測鐵磁性材料電導(dǎo)率，應(yīng)用范圍受到很大限制；二是難以測量極薄金屬片電導(dǎo)率，如果想要測量極薄金屬片電導(dǎo)率，需要更高的工作頻率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種測量準確性高、應(yīng)用范圍廣、操作簡單、成本低廉的粉末冶金燒結(jié)合金樣品電導(dǎo)率測量系統(tǒng)及方法。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0009]一、一種粉末冶金燒結(jié)合金樣品電導(dǎo)率測量系統(tǒng)，包括:
[0010]直流數(shù)字電阻測試儀和測試臺，其中:
[0011]測試臺包括支架、絕緣墊和兩個橫U型導(dǎo)電夾頭，絕緣墊設(shè)于支架上，橫U型導(dǎo)電夾頭設(shè)于絕緣墊上，且兩個橫U型導(dǎo)電夾頭開口同向；支架上還設(shè)有正對橫U型導(dǎo)電夾頭上方、可上下移動的絕緣壓緊件，
[0012]直流數(shù)字電阻測試儀的兩個電壓接口通過導(dǎo)線分別連接橫U型導(dǎo)電夾頭的上端頭或下端頭，其兩個電阻接口通過導(dǎo)線分別連接橫U型導(dǎo)電夾頭的下端頭或上端頭。
[0013]因為粉末冶金燒結(jié)金試樣電阻一般在毫歐范圍，所以量程在千歐范圍、靈敏度在微歐級別的直流數(shù)字電阻測試儀即可滿足本發(fā)明使用要求。
[0014]上述絕緣壓緊件為配套的螺母和絕緣螺絲；且支架為豎直的口字型支架，包括上壁、下壁、左壁和右壁，絕緣墊置于下壁，上壁開設(shè)有與橫U型導(dǎo)電夾頭對應(yīng)的螺孔，絕緣螺絲通過螺孔上下移動。
[0015]二、一種粉末冶金燒結(jié)合金樣品電導(dǎo)率測量方法，采用上述粉末冶金燒結(jié)合金樣品電導(dǎo)率測量系統(tǒng)，包括步驟:
[0016]步驟1，按照切割線，沿中心軸方向切割合金樣品，從而將合金樣品等效為長條狀樣品；所述的切割線包括相平行的第一橫向切割線和第二橫向切割線、以及相平行的若干縱向切割線，縱向切割線間距相等；任意相鄰縱向切割線中，一縱向切割線頭端與第一橫向切割線接觸、尾端未到達第二橫向切割線；而另一縱向切割線頭端與第二橫向切割線接觸、尾端未到達第一橫向切割線；
[0017]步驟2，將切割后合金樣品兩端分別置于橫U型導(dǎo)電夾頭內(nèi)，并采用絕緣壓緊件壓緊橫U型導(dǎo)電夾頭；
[0018]步驟3，接通直流數(shù)字電阻測試儀開關(guān)讀取電阻值R1，根據(jù)橫U型導(dǎo)電夾頭電阻獲得切割后合金樣品電阻R，根據(jù)等效樣品的長度和橫截面積，獲得合金樣品電導(dǎo)率。
[0019]作為優(yōu)選，合金樣品切割前，對合金樣品表面進行拋光。
[0020]作為優(yōu)選，合金樣品底面直徑D為:15mm彡D彡30mm ;縱線切割線間距t為:
0.5mm ^ t ^ 1.5mm ;橫向切割線與合金樣品邊緣弧所形成弓形的矢高r為<6mm。[0021 ] 上述步驟3進一步包括:
[0022]3.1獲得等效樣品長度L = (D-2r)*(n-l)，D為原始合金樣品底面直徑，r為橫向切割線與合金樣品邊緣弧所形成弓形的矢高，η為縱向切割線數(shù)；
[0023]3.2等效樣品橫截面積s = t*h，t為縱向切割線間距，h為原始合金樣品厚度；
[0024]3.3根據(jù)公式R = L/ σ s計算合金樣品電導(dǎo)率σ。
[0025]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和有益效果:
[0026](I)四探針電阻儀接觸電阻較大，接觸電阻有時達到甚至超過試樣電阻，因此只適用于測試大電阻和半導(dǎo)體，本發(fā)明可克服四探針電阻儀的上述缺陷。本發(fā)明利用壓緊裝置壓緊橫U型導(dǎo)電夾頭和合金樣品，以保證很小的接觸電阻。
[0027](2)應(yīng)用范圍廣。
[0028]本發(fā)明適用于測試所有金屬材料包括鐵磁性材料和非鐵磁性材料，可克服渦流電導(dǎo)儀不能測試鐵磁性材料的不足。
[0029](3)節(jié)約儀器成本。
[0030]渦流電導(dǎo)儀市場價均在萬元以上，而且測試薄片金屬材料需要更高工作頻率的渦流電導(dǎo)儀，價格更為昂貴。而本發(fā)明所采用直流數(shù)字電阻測試儀市場價僅2000元左右，因此本發(fā)明可克服渦流電導(dǎo)儀成本高昂的不足。
[0031](4)易操作。
[0032]通過壓緊裝置對橫U型導(dǎo)電夾頭施加壓力，使得橫U型導(dǎo)電夾頭可以很好的固定住待測合金樣品，并可根據(jù)待測合金樣品厚度上下調(diào)節(jié)壓緊裝置。
【附圖說明】
[0033]圖1為四探針電阻儀原理示意圖；
[0034]圖2為合金樣品線切割示意圖，其中，圖(a)為線切割前合金樣品，圖(b)為線切割后合金樣品；
[0035]圖3為具體實施中測試臺俯視圖；
[0036]圖4為具體實施中測試臺左視圖；
[0037]圖5為具體實施中本發(fā)明.系統(tǒng)示意圖。
[0038]圖中，1-橫向切割線，2-縱向切割線，3-切割后合金樣品，4-支架，5-絕緣墊，6-橫U型導(dǎo)電夾頭，7-螺母，8-絕緣螺絲，9-上端頭，10-下端頭，11-直流數(shù)字電阻測試儀，12-測試臺，13-顯示屏，14-電壓接口，15-電阻接口，16-導(dǎo)線。
【具體實施方式】
[0039]粉末冶金燒結(jié)合金樣品一般尺寸較小，且多呈圓柱薄片狀。本發(fā)明通過對合金樣品進行線切割，即可將圓柱形樣品巧妙等效為導(dǎo)線狀長條形狀，相當于增加合金樣品長度，從而增加合金樣品電阻。本發(fā)明利用直流數(shù)字電阻測試儀和測試臺測量線切割后合金樣品的電阻，并通過理論計算，從而準確獲得合金樣品電導(dǎo)率。
[0040]圖2為合金樣品線切割示意圖，圖(a)中虛線表示切割線，圖(b)中實線表示切割線、虛線表示電流方向。采用線切割機床按照圖2所示切割線對合金樣品進行線切割。切割線包括橫向切割線⑴和縱向切割線⑵，D為合金樣品底面直徑，15mm ^ D ^ 30mm ；r為橫向切割線(I)與合金樣品邊緣弧所形成弓形的矢高，為縱向切割線(2)間距，同時也是縱向切割線(2)尾端與較近橫向切割線(I)的距離，0.5mm彡t彡1.5mm。
[0041]圖3?4為測試臺結(jié)構(gòu)示意圖，測試臺主要包括支架⑷、絕緣墊(5)和兩個橫U型導(dǎo)電夾頭(6)，絕緣墊(5)設(shè)于支架⑷上，橫U型導(dǎo)電夾頭(6)設(shè)于絕緣墊(5)上，且兩個橫U型導(dǎo)電