多模式激发的深过冷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CN111299553A(43)申请公布日2020.06.19(21)申请号202010280826.3(22)申请日2020.04.10(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人阮莹李星吾魏炳波(74)专利代理机构北京易捷胜知识产权代理事务所(普通合伙)11613代理人齐胜杰(51)Int.Cl.B22D27/04(2006.01)C22C1/02(2006.01)C22C1/06(2006.01)C22C33/04(2006.01)C21C7/076(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图8页(54)发明名称多模式激发的深过冷定向凝固装置及方法(57)摘要本发明涉及定向凝固技术领域，尤其涉及一种多模式激发的深过冷定向凝固装置及方法，其包括反应炉、熔炼装置、加料装置、激发装置、抽拉杆和抽拉装置，加料装置用于在热熔过程中向坩埚内添加净化剂；激发装置包括能够填充液态金属的激发室、水冷环层和与激发室连通的液位控制器，液位控制器用于控制激发室内液态金属的液位；抽拉装置能够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。本装置通过玻璃净化和循环过热结合的方法实现熔体深过冷，并将熔炼、液态金属/水双重冷却以及抽拉装置巧妙结合，可以选择不同模式激发深过冷熔体定向凝固，从而能够获得具有不同组织及性能特征的深过冷定向凝固铸件，以满足更多研究和应用需求。CN111299553ACN111299553A权利要求书1/2页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。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。2CN111299553A权利要求书2/2页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