[發明專利]一種真空深過冷快速凝固實驗裝置

有效

• 申請號: 201610768038.2
• 申請日: 2016-08-29
• 公開（公告）號: CN106148742B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 崔紅保;楊文朋;王英;周忠勛;常亞濤;錢天寶;原志鵬;郭學鋒
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C33/04;B22D15/04
• 代理公司: 陜西增瑞律師事務所61219
• 代理人: 劉艷霞

1.一種真空深過冷快速凝固實驗裝置，其特征在于，包括真空腔體(1)，所述真空腔體(1)內由上而下依次對應設置有連續送料裝置、第一石英坩堝(7)和激冷銅模(19)；所述激冷銅模(19)可在豎直方向往復運動，且在所述第一石英坩堝(7)內的金屬熔化后，所述激冷銅模(19)的開口處上升至第一石英坩堝(7)的底部，用于盛接并凝固第一石英坩堝(7)內的熔融金屬；

還包括設置于真空腔體(1)內的第二石英坩堝(9)，所述第二石英坩堝(9)內用于盛放消耗熔煉氧的石墨(11)；所述第二石英坩堝(9)的外壁一周設置有用于加熱的感應銅線圈電極(10)。

2.按照權利要求1所述的一種真空深過冷快速凝固實驗裝置，其特征在于，所述連續送料裝置包括豎直設置的連續送料外管(6)，其上端與真空腔體(1)的頂壁貼合連接，下端與第一石英坩堝(7)的開口端可拆卸連接，用于向第一石英坩堝(7)中輸送調節成分用的合金和調節玻璃粘度用的硼酸鈉；

還包括用于密封連續送料外管(6)的玻璃柱塞(4)，所述玻璃柱塞(4)的一端設置于連續送料外管(6)內，另一端與設置于真空腔體(1)外的聯動裝置相連接，所述聯動裝置用于帶動玻璃柱塞(4)上下運動，繼而與連續送料外管(6)的內壁貼合或分離。

3.按照權利要求2所述的一種真空深過冷快速凝固實驗裝置，其特征在于，所述真空腔體(1)的頂部設置有聯通管(5)，所述聯通管(5)的位置與連續送料外管(6)的位置相對應，且依次與連續送料外管(6)和第一石英坩堝(7)相聯通；所述聯通管(5)內用于設置連接桿(3)，其下端與玻璃柱塞(4)的上端相連接，其上端連接有磁力桿(18)；所述磁力桿(18)和連接桿(3)組成聯動裝置；

所述真空腔體(1)的頂部設置進氣管(2)，用于向真空腔體(1)內充入保護氣體。

4.按照權利要求3所述的一種真空深過冷快速凝固實驗裝置，其特征在于，所述聯通管(5)的側壁上還設置連接有一保護氣體進入管(15)，所述聯通管(5)的側壁還與進氣管(2)的側壁相聯通，所述聯通管(5)、進氣管(2)、保護氣體進入管(15)、真空腔體(1)和第一石英坩堝(7)相互聯通。

5.按照權利要求3或4所述的一種真空深過冷快速凝固實驗裝置，其特征在于，所述連續送料外管(6)由上而下依次包括相聯通的送料連接段(6-1)、儲料段(6-2)、下料段(6-3)和卡合段(6-4)，所述儲料段(6-2)為上端粗下端細的錐形；

所述卡合段(6-4)的端部設置有用于與第一石英坩堝(7)相連接的卡合凹槽。

6.按照權利要求5所述的一種真空深過冷快速凝固實驗裝置，其特征在于，所述玻璃柱塞(4)的下端為倒圓錐體狀，當所述玻璃柱塞(4)設置于連續送料外管(6)內時，所述圓錐體位于儲料段(6-2)和下料段(6-3)的連接處。

7.按照權利要求6所述的一種真空深過冷快速凝固實驗裝置，其特征在于，所述激冷銅模(19)通過液壓裝置上下往復運動，該液壓裝置設置于真空腔體(1)外部的底部，包括與激冷銅模(19)相連接的升降裝置(13)，以及與升降裝置(13)下端相連接的氣缸(14)。

8.按照權利要求7所述的一種真空深過冷快速凝固實驗裝置，其特征在于，所述第一石英坩堝(7)的外壁一周設置有用于加熱的懸浮感應銅線圈(8)。

9.一種真空深過冷快速凝固方法，其特征在于，使用權利要求1～8中任一項所述的真空深過冷快速凝固實驗裝置，該方法如下：

在第一石英坩堝(7)中放入待熔化合金和B₂O₃玻璃，在連續送料外管(6)內放入調節成分用的合金和調節粘度用的Na₂B₄O₇，并放下玻璃柱塞(4)封堵連續送料外管(6)；

關閉進氣管(2)和保護氣體進入管(15)，通過抽真空接口(20)，對真空腔體(1)內抽真空；打開保護氣體進入管(15)，充入氬氣至，然后關閉保護氣體進入管(15)；

然后打開加熱感應銅線圈電極(10)的電源，對第二石英坩堝(9)內的石墨(11)加熱，進行氧化反應；

加熱熔化——過熱保溫——冷卻凝固：氧化反應后，打開加熱懸浮感應銅線圈的電源，對第一石英坩堝(7)內的合金和玻璃進行熔化；程序升溫并保溫；熔煉過程中，需要調節合金成分和調節玻璃粘度時，通過磁力桿(18)向上提拉連接桿(3)，以帶動玻璃柱塞(4)向上運動，連續送料外管(6)中的調節合金和調節粘度的玻璃在重力作用下，進入第一石英坩堝(7)中；

進行"加熱熔化——過熱保溫——冷卻凝固”2～3次熱循環；然后切斷電源，升起氣缸(14)，聯動激冷銅模(19)向上運動，然后打開保護氣體進入管,向第一石英坩堝(7)內充高壓惰性氣體，將熔融的液態金屬吹入激冷銅模(19)中快速凝固。