[發明專利]105K/cm溫度梯度定向凝固裝置及定向凝固方法

有效

• 申請號: 201010535486.0
• 申請日: 2010-11-04
• 公開（公告）號: CN102051668A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 張軍;劉林;宋衎;蘇海軍;傅恒志
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C30B11/00
• 分類號: C30B11/00;C30B28/06;B22D27/04
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

1.一種10⁵K/cm溫度梯度定向凝固裝置，包括真空室(2)、冷卻水筒(4)、有氣缸的抽拉系統(5)和定位螺栓(6)，其特征在于，還包括激光發生器(1)和作為冷卻介質的液態鎵銦錫合金(9)；激光器(1)位于真空室(2)一側；在真空室(2)的側壁上安裝有平透鏡(3)；液態鎵銦錫合金(9)位于冷卻水筒(4)內腔；熔區(12)位于冷卻水筒(4)上端面的上方，該熔區(12)的下表面與液態鎵銦錫合金(9)液面之間的距離為1～5mm。

2.一種使用權利要求1所述10⁵K/cm溫度梯度定向凝固裝置進行10⁵K/cm溫度梯度定向凝固的方法，其特征在于，所述的10⁵K/cm溫度梯度定向凝固方法包括以下步驟：

第一步，制作預制體；用粉體制作預制體時，通過混料、研磨、壓制、燒結和成形，獲得預制體，或通過切割從母材取得試棒，并去除表面氧化皮和雜質后，獲得預制體；當用粉體制作預制體時，對粉體加壓15～25MPa并保壓5～10分鐘，燒結溫度為1200～1600℃并保溫2～10小時；

第二步，對預制體進行定向凝固；根據激光束的位置確定預制體熔區的位置，并使該熔區的下表面與液態鎵銦錫合金液面之間的距離為1mm～5mm；將預制體裝夾在定向凝固裝置上；抽真空至10^-4Pa，并充入氬氣做保護氣體；打開激光器，并通過移動同步夾頭移動預制體，使激光器產生的波長為630nm的紅色激光束交點落在預制體底部，繼而開啟10.6μm波長的激光束，使激光束交點落在預制體底部；設定激光功率為20W，或使激光功率以50W/min的速率逐步升高至達到200～1400W；

當預制體區熔后，啟動抽拉機構，使試樣按1～300μm/s速率從上至下移動；當熔區移至預制體頂端時，啟動抽拉系統中的氣缸，使預制體進入液態鎵銦錫合金中進行冷卻，完成預制體的定向凝固。