[發明專利]制備鈦鋁基合金定向全片層組織的電磁成形裝置及方法

有效

• 申請號: 201210160188.7
• 申請日: 2012-05-22
• 公開（公告）號: CN102689000A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 杜玉俊;沈軍;熊義龍
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B22D27/02
• 分類號: B22D27/02;G01N1/28;C22C14/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

1.一種制備鈦鋁基合金定向全片層組織的電磁成形裝置，其特征在于，包括保溫套、成形感應器、定位板、屏蔽罩、絕緣板和卡子；屏蔽罩安放在位于水冷結晶器上表面的絕緣板上；在屏蔽罩的上表面安放有定位板，成形感應器位于所述定位板的上表面；保溫套位于所述成形感應器的內環中；卡子固定在成形感應器的外圓周表面；所述屏蔽罩的中心孔、成形感應器的中心孔與保溫套的中心孔同軸；籽晶位于所述屏蔽罩的中心孔內，該籽晶的下端與真空室內的抽拉桿連接，母材位于保溫套內，該母材的上端與真空室內的同步桿連接，并且所述籽晶與母材合金均與成形感應器的中心孔同軸。

2.一種制備鈦鋁基合金定向全片層組織的電磁成形裝置，其特征在于，所述成形感應器包括成形感應器內環、感應線圈和感應線圈固定架；感應線圈固定在感應線圈固定架的內表面，并被套裝在所述成形感應器內環的外圓表面。

3.一種制備鈦鋁基合金定向全片層組織的電磁成形裝置，其特征在于，所述保溫套為錐形圓環；該保溫套外表面的斜度與成形感應器內環的內表面的斜度相同。

4.一種利用權利要求1所述制備鈦鋁基合金定向全片層組織的電磁成形裝置制備鈦鋁基合金定向全片層組織的方法，所述的籽晶是指利用籽晶通過常規的定向凝固方法能夠獲得定向全片層組織時所用的籽晶，所述的鈦鋁基合金是指利用籽晶通過常規的定向凝固方法能夠獲得定向全片層組織的鈦鋁基合金；其特征在于，包括以下步驟，

第一步，安裝籽晶；將籽晶固定于真空室內的抽拉桿上；

第二步，安裝母材；將母材固定于真空室內的同步桿上，并使母材下端面與籽晶上端面的間隙為1～3mm；

第三步，調節籽晶和母材的高度；通過調節籽晶和母材的高度，使籽晶上端面距成形感應器內環頂端的距離為成形感應器內環高度的1/3～1/2，使籽晶和母材在加熱過程中同時熔化；當調節好籽晶和母材的高度后，關閉定向凝固設備的真空室門并抽真空至6×10^-3Pa后，隨后充入高純氬氣作為保護氣體；

第四步，加熱熔化并約束成形；將10KHz～50KHz的交變電流通入成形感應器中，并將所述交變電流的電壓從0V開始，以20V/5min的階梯方式增加至240V，使位于成形感應器中的籽晶和母材的溫度逐步加熱至接近所述籽晶和母材的熔點；當所述交變電流的電壓達到240V后停止增加電壓5min，對所述籽晶和母材的溫度保溫；繼續將所述交變電流的電壓從240V開始，以5V/5min的階梯方式增加至位于成形感應器中的籽晶和母材同時熔化，并使籽晶和母材熔化后形成的熔體在電磁力的作用下約束成高度為10mm～20mm的圓柱狀熔區；

第五步，抽拉；待熔區高度穩定后保溫10-30分鐘，以5μm/s～50μm/s的速度從上至下抽拉，進行電磁成形定向凝固，實現鈦鋁基合金的電磁成形定向凝固，從而獲得鈦鋁基合金定向全片層組織。