[發明專利]直流電流作用下的Ti-Al基合金定向凝固實驗設備及實驗方法

有效

• 申請號: 201310449586.5
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN103472085A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 丁宏升;陳占興;孫宏喆;王永喆;王國田
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N25/02
• 分類號: G01N25/02
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 張偉

1.直流電流作用下的Ti-Al基合金定向凝固實驗設備，它包括上送料桿（1）、氣體進出口（2）、絕緣玻璃纖維布（3）、感應加熱線圈（4）、石墨套（5）、冷卻槽（6）、冷卻液態金屬（7）、下抽拉桿（8）、定向凝固爐體（13）、模殼（14）、熱電偶（15）、測溫儀（16）、真空泵（17）、氬氣注氣泵（18）、三通閥門（19）、石墨氈（20）、循環水管（22）和水泵（21）；所述定向凝固爐體（13）的上部側壁上插裝有氣體進出口（2），氣體進出口（2）的外端通過三通閥門（19）與真空泵（17）和氬氣注氣泵（18）連通，所述爐體（13）的頂壁上插裝有上送料桿（1），上送料桿（1）的下端連接有絕緣玻璃纖維布（3），所述冷卻槽（6）安裝在定向凝固爐體（13）的底板上，冷卻槽（6）內注有冷卻液態金屬（7），下抽拉桿（8）的上端穿過定向凝固爐體（13）的底部置于定向凝固爐體（13）內部，所述石墨氈（20）設置在定向凝固爐體（13）內，所述石墨氈（20）開有中心孔，模殼（14）的下端穿過中心孔與下抽拉桿（8）連接，Ti-Al基合金定向凝固試樣（12）設置在模殼（14）內，石墨套（5）和感應加熱線圈（4）由內到外依次套在模殼（14）上，熱電偶（15）的一端與Ti-Al基合金定向凝固試樣（12）接觸，熱電偶（15）的另一端穿出定向凝固爐體（13）的側壁與測溫儀（16）連接；循環水管（22）和水泵（21）連通；

其特征在于：所述直流電流作用下的Ti-Al基合金定向凝固實驗設備還包括正極鉬絲（9）、穩壓直流電源（10）和負極鉬絲（11），所述正極鉬絲（9）的一端與Ti-Al基合金定向凝固試樣（12）的上端連接，絕緣玻璃纖維布（3）與正極鉬絲（9）連接，正極鉬絲（9）的另一端穿出定向凝固爐體（13）的側壁與穩壓直流電源（10）連接，負極鉬絲（11）的一端穿過模殼（14）與Ti-Al基合金定向凝固試樣（12）下端連接，負極鉬絲（11）的另一端穿出定向凝固爐體（13）的側壁與穩壓直流電源（10）連接。

2.根據權利要求1所述的直流電流作用下的Ti-Al基合金定向凝固實驗設備，其特征在于：所述正極鉬絲（9）和負極鉬絲（11）的直徑為1mm。

3.根據權利要求1所述的直流電流作用下的Ti-Al基合金定向凝固實驗設備，其特征在于：所述模殼（14）為氧化釔模殼。

4.根據權利要求1、2或3所述的直流電流作用下的Ti-Al基合金定向凝固實驗設備，其特征在于：所述真空泵（17）為機械真空泵。

5.根據權利要求4所述的直流電流作用下的Ti-Al基合金定向凝固實驗設備，其特征在于：所述冷卻槽（6）為鎵銦冷卻槽；所述冷卻液態金屬（7）為鎵銦冷卻液。

6.根據權利要求5所述的直流電流作用下的Ti-Al基合金定向凝固實驗設備，其特征在于：所述Ti-Al基合金定向凝固試樣為Ti-48Al-2Cr-2Nb合金定向凝固試樣。

7.直流電流作用下的Ti-Al基合金定向凝固實驗方法，其特征在于：具體步驟為：

步驟一：在定向凝固爐中裝入Ti-Al基合金定向凝固試樣，關閉定向凝固爐爐門，開啟真空泵，排出定向凝固爐內的空氣至定向凝固爐內壓力在5Pa以下，然后通入氬氣至定向凝固爐內壓力為300Pa，再次抽真空，如此重復兩次，最后通入氬氣至定向凝固爐內壓力為300Pa，關閉機械真空泵；

步驟二：開通冷卻循環水管，啟動抽水泵，開啟感應加熱電源，分級加載功率，當測溫儀顯示溫度為1600℃時，停止繼續增加功率，然后保溫5min；

步驟三：啟動穩壓直流電源，設定輸出電壓為5V至15V，設定下抽拉桿的速率為0.6mm/min至1mm/min，上送料桿的速率與下抽拉桿的速率保持相同；

當抽拉長度到達35mm時，停止加熱，關閉感應加熱電源，停止抽拉，然后關閉穩壓直流電源，抽水泵繼續運轉，直到測溫儀顯示溫度為22攝氏度至25攝氏度之間，再關閉抽水泵，打開爐門，取出Ti-Al基合金定向凝固試樣。

8.根據權利要求7所述的直流電流作用下的Ti-Al基合金定向凝固實驗方法，其特征在于：分級加載功率具體為：加載的初始電壓為50V，然后每隔2min升高10V，直到加載的電壓達到100V，最后結合熱電偶顯示的溫度調節電壓值，使得溫度穩定在1600℃。