定向凝固装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113714490A(43)申请公布日2021.11.30(21)申请号202110984340.2C30B29/52(2006.01)(22)申请日2021.08.25(71)申请人中国联合重型燃气轮机技术有限公司地址100016北京市朝阳区酒仙桥6号楼4号院申请人上海大学(72)发明人束国刚任忠鸣玄伟东段方苗王保军任兴孚白小龙(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人曲进华(51)Int.Cl.B22D27/04(2006.01)C30B11/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称定向凝固装置及方法(57)摘要本发明提供了一种定向凝固装置及方法，定向凝固装置包括保温炉、铸模、升降组件和料仓。铸模能够在保温位置和冷却位置之间往复移动，在冷却位置，铸模与冷却筒的内壁面之间具有间隔。料仓用于容置冷却颗粒，料仓底部具有与间隔相对的出口，在铸模从所述保温位置向冷却位置移动的过程中，冷却颗粒能够通过出口进入间隔中并逐渐包裹所述铸模，形成了单一方向上的稳定的温度梯度，从而有利于获得性能优良的定向凝固晶体。冷却颗粒还可以隔绝保温炉中的热量对铸模中已凝固的晶体部分辐射加热，从而可以进一步提高温度梯度。CN113714490ACN113714490A权利要求书1/2页1.一种定向凝固装置，其特征在于，包括：保温炉，所述保温炉具有保温腔；冷却筒，所述冷却筒位于所述保温炉的下方；铸模，所述铸模能够在保温位置和冷却位置之间往复移动，在所述保温位置，所述铸模位于所述保温腔中，在所述冷却位置，所述铸模位于所述冷却筒中且与所述冷却筒的内壁面之间具有间隔；升降组件，所述升降组件承载所述铸模以驱动所述铸模在所述保温位置和所述冷却位置之间往复移动；料仓，所述料仓用于容置冷却颗粒，所述料仓底部具有与所述间隔相对的出口，在所述铸模从所述保温位置向所述冷却位置移动的过程中，所述冷却颗粒能够通过所述出口进入所述间隔中并逐渐包裹所述铸模。2.根据权利要求1所述的定向凝固装置，其特征在于，还包括托盘，所述托盘位于所述铸模下方并承载所述铸模，所述升降组件与所述托盘相连以便通过所述托盘带动所述铸模运动，包裹所述铸模的所述冷却颗粒位于所述托盘上面。3.根据权利要求2所述的定向凝固装置，其特征在于，还包括挡板，所述挡板位于所述托盘的下方并与所述托盘之间具有间隔，所述挡板用于阻止所述磁性冷却颗粒掉落。4.根据权利要求2所述的定向凝固装置，其特征在于，所述升降组件包括支撑杆、平台和驱动设备，所述平台位于所述托盘的下方，所述支撑杆连接所述平台和所述冷却托盘，所述驱动设备驱动并控制所述平台的上升和下降以便最终带动所述铸模运动。5.根据权利要求1所述的定向凝固装置，其特征在于，所述冷却颗粒为磁性冷却颗粒，所述冷却筒的内壁面设置有磁铁，进入所述间隔的所述磁性冷却颗粒能够被所述磁铁吸附。6.根据权利要求5所述的定向凝固装置，其特征在于，所述冷却筒包括套筒，所述磁铁为筒状且所述套筒套设所述磁铁，所述套筒与所述磁铁之间具有空腔，所述空腔用于流通冷却水。7.根据权利要求1所述的定向凝固装置，其特征在于，还包括容器，所述容器位于所述冷却筒的下方，所述容器开口朝上用于承接所述磁性冷却颗粒。8.根据权利要求1所述的定向凝固装置，其特征在于，所述料仓的仓壁内设有冷却通道。9.根据权利要求1所述的定向凝固装置，其特征在于，还包括环形隔热板，所述环形隔热板连接在所述保温炉的下方，所述环形隔热板套设所述铸模，所述环形隔热板隔离所述保温腔与所述冷却颗粒。10.一种定向凝固方法，其特征在于，使用根据权利要求1‑9中任一项所述的定向凝固装置进行定向凝固，包括以下步骤：步骤1：所述升降组件使所述铸模处于所述保温位置，所述铸模在所述保温腔中进行预热；步骤2：将熔化的高温合金注入所述铸模中；步骤3：利用所述升降组件将所述铸模向所述冷却位置移动，在该过程中，所述冷却颗粒通过所述出口进入所述间隔中，并包裹所述铸模，所述铸模与所述冷却颗粒发生热交换以使所述铸模中的高温合金由下至上逐渐冷却凝固成型；2CN113714490A权利要求书2/2页步骤4：所述铸模到达所述冷却位置后停留预设时间直至所述铸模中的合金完全凝固成型；步骤5：待合金完全凝固成型后，将所述铸模和凝固的合金取出脱模。3CN113714490A说明书1/6页定向凝固装置及方法技术领域[0001]本发明涉及定向凝固技术领域，尤其涉及一种定向凝固装置及方法。背景技术[0002]定向凝固技术作为一种柱状晶、单晶制备过程中的主要方法，在先进高性能材料加工制备领域占有很高的地位，其主要原理是通过提供单一方向上的温度梯度，使晶体沿着温度梯度