利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2020102808263
申请人: 西北工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-07
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种多模式激发的深过冷定向凝固装置,其特征在于,其包括:反应炉,所述反应炉内形成有密封腔室;

熔炼装置,所述熔炼装置包括坩埚和加热机构,所述坩埚设置于所述密封腔室内且用于容置合金材料,所述加热机构用于对所述坩埚内的合金材料进行热熔;

加料装置,所述加料装置用于在热熔过程中向所述坩埚内添加净化剂;

激发装置,所述激发装置设置于所述密封腔室内且所述激发装置包括能够填充液态金属的激发室、包裹于所述激发室外的水冷环层和与所述激发室连通的液位控制器,所述液位控制器用于控制所述激发室内液态金属的液位;

抽拉杆,所述抽拉杆从外部贯穿所述激发室且能够在所述激发室内移动,所述抽拉杆的上端与所述坩埚的底部连接;

抽拉装置,所述抽拉杆的下端与所述抽拉装置连接,且所述抽拉装置能够通过所述抽拉杆以预定速度范围将所述坩埚的至少一部分拉入所述激发室内;

所述将坩埚的至少一部分拉入所述激发室内的模式包括:点激发模式:坩埚的底面进入激发室内且坩埚的底面上的盲孔内填充有液态金属;

面激发模式:坩埚的底面进入激发室内且坩埚的底面接触液态金属;

体激发模式:坩埚的底面和部分侧面进入激发室内且坩埚的底面和部分侧面均接触液态金属。

2.如权利要求1所述的多模式激发的深过冷定向凝固装置,其特征在于:所述深过冷定向凝固装置还包括:

水冷机,所述水冷机用于对所述反应炉内的水冷夹层、所述加热机构和所述水冷环层进行水冷;

真空泵,所述真空泵用于对所述密封腔室进行抽真空;

实验气氛源,所述实验气氛源用于向所述密封腔室内充入实验所需保护性气体。

3.如权利要求2所述的多模式激发的深过冷定向凝固装置,其特征在于:所述加热机构包括套设于所述坩埚外的电导体加热套以及套设于所述坩埚外的高频感应线圈;所述高频感应线圈能够产生涡旋电磁场使所述电导体加热套制热;所述水冷机用于对所述高频感应线圈进行水冷;所述高频感应线圈由形成有空芯通道的紫铜管绕制而成,所述空芯通道与所述水冷机通过管道连通。

4.如权利要求1‑3中任一项所述的多模式激发的深过冷定向凝固装置,其特征在于:所述抽拉杆的上端与所述坩埚的底部之间通过多根支撑柱连接;

和/或,所述坩埚的底部设置有至少一个盲孔。

5.如权利要求1‑3中任一项所述的多模式激发的深过冷定向凝固装置,其特征在于:所述抽拉装置包括支撑架、设置于所述支撑架上的驱动机构、由驱动机构驱动旋转的丝杆和套设于所述丝杆上的丝杆螺母,所述丝杆螺母与所述抽拉杆的底部固定连接;

所述激发室的顶部设置有导向套,所述激发室的底部与所述抽拉杆之间设置有密封导向套;

所述密封导向套的内壁上设置有凸块,所述抽拉杆上设置有与所述凸块适配的凹槽,所述凹槽沿所述抽拉杆的轴向延伸。

6.如权利要求1‑3中任一项所述的多模式激发的深过冷定向凝固装置,其特征在于:所述加料装置包括螺杆和加料勺,所述螺杆从外部贯穿所述反应炉的炉壁而伸入所述密封腔室内,所述螺杆能够相对于所述炉壁进行轴向旋转,所述加料勺设置于所述螺杆的位于所述密封腔室内的一端;

和/或,所述深过冷定向凝固装置还包括测温仪,所述反应炉上设置有透明观察窗,所述测温仪对应所述透明观察窗设置。

7.一种多模式激发的深过冷定向凝固方法,其特征在于,所述深过冷定向凝固方法基于权利要求1‑6中任一项所述的多模式激发的深过冷定向凝固装置进行实施,所述深过冷定向凝固方法包括:

S1、制备合金材料并放入坩埚,将净化剂放入加料勺;

S2、将坩埚放置于反应炉的密封腔室内,在给密封腔室抽真空后向密封腔室内充入保护性气体,并多次重复从抽真空到充气的过程;

S3、采用加热机构对坩埚进行加热,以使坩埚内的合金材料熔化为合金熔体;

S4、采用加料装置将净化剂加入至所述坩埚中;

S5、通过加热机构将合金熔体温度加热至预设过热度后保温预设时间,然后将合金熔体冷却至室温;

S6、多次重复步骤S5;

S7、等合金熔体的温度下降至预设过冷度后,抽拉装置通过抽拉杆以预定速度范围将坩埚的至少一部分拉入激发室内,以使合金熔体进行定向凝固,其中,所述激发装置包括能够填充入液态金属的激发室和包裹于所述激发室外的水冷环层;

S8、在完成定向凝固后,通过抽拉杆将坩埚推至伸出加热机构,打开反应炉取出坩埚并进行脱模得到定向凝固铸锭。

8.如权利要求7所述的多模式激发的深过冷定向凝固方法,其特征在于:所述预定速度范围为1mm/s~50mm/s。

9.如权利要求7所述的多模式激发的深过冷定向凝固方法,其特征在于:预设过热度为

100K~300K;和/或,预设过冷度为50K~400K。

10.如权利要求7所述的多模式激发的深过冷定向凝固方法,其特征在于:所述净化剂包括B2O3、Na2B4O7、SiO2、CaO、Al2O3、Na2O和K2O中的至少一种。