[發明專利]一種金屬凝固過程的模擬方法

在審

• 申請號: 201410458909.1
• 申請日: 2014-09-11
• 公開（公告）號: CN104226952A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 仲紅剛;張成;葉經政;吳聰森;孫俊杰;翟啟杰
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B22D11/16
• 分類號: B22D11/16;G01N1/44
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

1.一種金屬凝固過程的模擬方法，其特征在于：

將金屬試樣（4）裝在坩堝（3）中，坩堝（3）一端由水冷桿（7）支撐，置于分段加熱式電阻爐（2）內，加熱熔化試樣；

通過控制金屬試樣（4）固液界面推進速率和固液界面溫度梯度來模擬金屬凝固過程中的固相生長速率和固液界面溫度梯度，實現金屬凝固過程的模擬。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，利用溫度梯度可控的分段加熱式電阻爐（2）控制金屬試樣（4）的固液界面溫度梯度，并控制金屬試樣（4）固液界面推進速率，實現金屬凝固過程的模擬。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，用于實驗的金屬試樣（4）優選水平放置，相應的，分段加熱式電阻爐（2）也水平放置。

4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，可以在模擬實驗進行過程中的任意時刻將金屬試樣（4）進行原位淬火，終止金屬試樣（4）的凝固過程，觀察固液界面形貌和檢測溶質分布狀態。

5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，分段加熱式電阻爐（2）的溫度梯度由分段加熱方式實現。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，分段加熱式電阻爐（2）的加熱區之間由環形隔熱板（6）隔開，以實現加熱區之間的溫度梯度；控溫所需的溫度信號采用布置在環形隔熱板（6）兩側的熱電偶（5）實現。

7.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，金屬試樣（4）的固液界面推進速率由分段加熱式電阻爐（2）移動速率或坩堝（3）的移動速率控制；將金屬試樣（4）液淬時，優選液淬槽（9）上升。

8.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，優選分段加熱式電阻爐（2）移動和液淬槽（9）移動；優選方案使得金屬試樣（4）在淬火過程中不發生移動，避免對金屬試樣（4）的固液界面狀態發生擾動。

9.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述加熱區之間的溫度梯度范圍是-100?K/cm~100?K/cm。

10.根據權利要求1至權利要求9中任一項所述的方法，其特征在于，連鑄中金屬熔體接觸結晶器過程的模擬是通過爐內澆注，使金屬試樣（4）的熔體與坩堝（3）的強制冷卻的一側壁接觸。

11.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述強制冷卻優選方案為噴水冷卻。

12.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，坩堝（3）的強制冷卻的一側壁的優選材料為純銅。

13.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述爐內澆注是通過將坩堝原位翻轉實現。

14.根據權利要求1至權利要求9中任一項所述的方法，其特征在于，模鑄中金屬熔體接觸型壁過程的模擬通過爐內澆注，使金屬試樣（4）的熔體與坩堝（3）的一側壁接觸。

15.根據權利要求14所述的方法，其特征在于，坩堝（3）的一側壁的優選材料為鋼錠模所用材料。

16.根據權利要求1至權利要求9中任一項所述的方法，其特征在于，分段加熱式電阻爐（2）移動速率、坩堝（3）移動速率、金屬試樣（4）的原位熔化、爐內澆注和液淬由計算機全程控制。