一种实时监控单晶炉温度梯度的装置及其方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115821365A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202211322677.8(22)申请日2022.10.27(71)申请人中国航发北京航空材料研究院地址100095北京市海淀区温泉镇环山村(72)发明人郑素杰陈昊骆凯伦于坤刘广杨振宇骆宇时戴圣龙(74)专利代理机构北京知汇林知识产权代理事务所(普通合伙)11794专利代理师董涛(51)Int.Cl.C30B15/00(2006.01)C30B15/20(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称一种实时监控单晶炉温度梯度的装置及其方法(57)摘要本发明公开了一种实时监控单晶炉温度梯度的装置及方法，该装置包括隔热挡板、纵向测温热电偶和横向测温热电偶，纵向测温偶头和横向测温偶头处在垂直于隔热挡板的同一条直线上。该方法包括以下步骤：在隔热挡板上下表面均匀选取测温点；制作纵向测温热电偶和横向测温热电偶，并固定在相应测温点处；连接温度显示仪；在单晶炉上设定参数，将型壳和母合金进行加热并完成浇铸；以一定速度向下抽拉载有型壳的结晶器，实时记录与读取温度显示仪上的测量数据，计算单晶炉在铸件制备过程中的实时温度梯度。本发明能够实时、准确、有效地对铸件凝固过程中的温度梯度进行监测，及时了解单晶温度梯度状态，为后续铸件晶粒度分析及相关实验提供了数据支撑。CN115821365ACN115821365A权利要求书1/2页1.一种实时监控单晶炉温度梯度的装置，包括温度显示仪和隔热挡板，其特征在于：还包括纵向测温热电偶和横向测温热电偶；所述隔热挡板上下表面的镜像位置分别设置一定数量的测温点；所述纵向测温热电偶的测温偶头与所述隔热挡板的上表面平齐，所述横向测温热电偶的测温偶头与所述隔热挡板的下表面平齐或者距离所述隔热挡板的下表面一定距离。2.如权利要求1所述的实时监控单晶炉温度梯度的装置，其特征在于：所述隔热挡板设置在单晶炉的加热器与水冷环之间，且所述隔热挡板的尺寸与所述加热器和所述水冷环的尺寸相匹配。3.如权利要求2所述的实时监控单晶炉温度梯度的装置，其特征在于：所述隔热挡板为多层压制的圆环结构，其上下两层均为石墨板，中间层为硬质石墨毡和/或高纯石墨。4.如权利要求1所述的实时监控单晶炉温度梯度的装置，其特征在于：所述纵向测温热电偶的冷端和所述横向测温热电偶的冷端分别通过单晶炉的接线柱连接到所述温度显示仪上。5.一种实时监控单晶炉温度梯度的方法，采用如权利要求1‑4中任一项实时监控单晶炉温度梯度的装置，其按照先后顺序包括以下步骤：步骤一：准备隔热挡板并将其放置在单晶炉的加热器与水冷环之间；在隔热挡板的上表面均匀选取一定数量的测温点，同时在隔热挡板下表面的镜像位置分别确定测温点，将隔热挡板上下表面的测温点打通形成通孔；步骤二：根据隔热挡板上表面测温点的数量，制作相应数量的纵向测温热电偶，并将纵向测温热电偶沿纵向固定在隔热挡板上表面的测温点处；步骤三：根据隔热挡板下表面测温点的数量，制作相应数量的横向测温热电偶，并将横向测温热电偶沿横向固定在隔热挡板下表面的测温点处；步骤四：将纵向测温热电偶的冷端和横向测温热电偶的冷端分别连接到单晶炉的测温接线柱上，同时将测温补偿导线连接到温度显示仪上，并进行高温烘烤偶头测试连接部分是否正常，进行温度识别和记录；步骤五：根据需求在单晶炉上设定参数并执行参数，将型壳放入单晶炉的加热器中进行加热，同时将高温合金母合金放入单晶炉的坩埚中进行熔化；将熔融的母合金浇铸到型壳中，并静置；步骤六：以一定速度向下抽拉载有型壳的结晶器，实时记录与读取温度显示仪上的测量数据，计算单晶炉在铸件制备过程中的实时温度梯度。6.如权利要求5所述的实时监控单晶炉温度梯度的方法，其特征在于：步骤一中，所述隔热挡板的厚度为10‑15mm，外径为510‑515mm，内径为400‑415mm；所述隔热挡板上下表面测温点的数量均为3‑8个；所述测温点距离所述隔热挡板内沿的直线距离为1‑5mm；所述通孔的直径为2‑5mm。7.如权利要求5所述的实时监控单晶炉温度梯度的方法，其特征在于：步骤二中，所述纵向测温热电偶经过通孔从隔热挡板的下表面穿过隔热挡板并纵向固定，所述纵向测温热电偶的测温偶头与所述隔热挡板的上表面平齐。8.如权利要求5所述的实时监控单晶炉温度梯度的方法，其特征在于：步骤三中，所述横向测温热电偶横向固定在所述隔热挡板的下表面，其测温偶头与所述隔热挡板的下表面2CN115821365A权利要求书2/2页平齐或者与所述隔热挡板下表面的距离不超过2mm。9.如权利要求5所述的实时监控单晶炉温度梯度的方法，其特征在于：步骤五中，型壳的加热温度为1480‑1600℃，保温时间为15‑30min；母合金的浇