[發(fā)明專(zhuān)利]一種提高高溫合金鑄坯均勻性的裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011215593.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112322906A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李傳軍;任忠鳴;吳生滬;玄偉東;李霞;王江
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22B9/22
• 分類(lèi)號(hào): C22B9/22;C22F3/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王立普

本發(fā)明涉及一種提高高溫合金鑄坯均勻性的裝置及方法，通過(guò)穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng)發(fā)生器為所述冷凝坩堝提供豎直方向的穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng)，向冷凝坩堝內(nèi)澆鑄設(shè)定厚度的合金熔體，并通過(guò)第一合金加熱裝置對(duì)所述設(shè)定厚度的合金熔體進(jìn)行加熱，使合金凝固過(guò)程中，穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng)與固?液兩相之間的內(nèi)生熱電流相互作用驅(qū)動(dòng)熔體流動(dòng)，有利于降低偏析，通過(guò)循環(huán)反復(fù)完成澆注，獲得低偏析、高均質(zhì)的高溫合金鑄坯。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及合金鑄坯技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種提高高溫合金鑄坯均勻性的裝置及方法。

背景技術(shù)

鑄造合金因凝固時(shí)溶質(zhì)原子在固-液兩相中再分配，導(dǎo)致合金元素分布不均勻，從而引起溶質(zhì)偏析。偏析嚴(yán)重影響鑄坯的熱加工性能和力學(xué)性能。根據(jù)尺度的不同，偏析分為微觀偏析和宏觀偏析。微觀偏析會(huì)降低鑄坯的塑性和韌性，不利于鑄坯的后續(xù)軋制過(guò)程；還會(huì)降低鑄坯的塑性并增加熱裂傾向。宏觀偏析會(huì)降低鑄件的力學(xué)性能，易導(dǎo)致熱裂和冷裂，還會(huì)降低鑄件的耐蝕性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致鑄件性能不合格或失效。降低偏析的方法包括快速凝固技術(shù)，細(xì)化晶粒技術(shù)，電磁攪拌技術(shù)等，以及在熱處理過(guò)程中采用擴(kuò)散退火等方法。

電子束熔煉層覆凝固技術(shù)是一種控制偏析的有效方法。該技術(shù)結(jié)合電子束熔煉技術(shù)和層覆凝固技術(shù)。電子束熔煉技術(shù)是利用高能量的電子束流轟擊金屬材料，從而實(shí)現(xiàn)金屬熔化及精煉的一種技術(shù)。該技術(shù)已廣泛用于金屬提純及合金熔煉。層覆凝固技術(shù)則采用逐層澆注金屬液到冷凝坩堝的方式，能夠?qū)⒑辖鹪仄隹刂圃趩螌咏饘俚男》秶鷥?nèi)，降低了鑄坯的縱向宏觀偏析。與傳統(tǒng)一次性澆注成型過(guò)程相比，這一技術(shù)明顯改善了合金鑄坯的頂部和底部存在偏析程度大的問(wèn)題。然而，電子束層覆凝固技術(shù)對(duì)于層內(nèi)合金凝固過(guò)程產(chǎn)生的偏析問(wèn)題仍然未能解決。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，本發(fā)明的目的是提供一種提高高溫合金鑄坯均勻性的裝置及方法，以獲得低偏析、高均質(zhì)的合金鑄坯。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種提高高溫合金鑄坯均勻性的裝置，所述裝置包括：

熔煉爐；

冷凝坩堝，置于所述熔煉爐內(nèi)，用于凝固熔化的合金液；

穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng)發(fā)生器，置于所述熔煉爐內(nèi)，設(shè)置在所述冷凝坩堝外側(cè)，用于為所述冷凝坩堝提供豎直方向的穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng)；

第一合金加熱裝置，置于所述熔煉爐內(nèi)，設(shè)置在所述冷凝坩堝的上方，用于加熱所述冷凝坩堝內(nèi)的合金。

可選地，所述裝置還包括：

熔煉坩堝，置于所述熔煉爐內(nèi)，用于盛放、熔化和精煉合金；

第二合金加熱裝置，置于所述熔煉爐內(nèi)，設(shè)置在所述熔煉坩堝的上方，用于熔化和精煉所述熔煉坩堝內(nèi)的合金。

可選地，所述穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度為0～1T。

可選地，所述裝置還包括：

真空泵，置于所述熔煉爐外，用于為所述熔煉爐內(nèi)部提供真空環(huán)境。

可選地，所述第一合金加熱裝置為第一電子槍?zhuān)龅诙辖鸺訜嵫b置為第二電子槍。

本發(fā)明一種提高高溫合金鑄坯均勻性的方法，所述方法應(yīng)用于所述提高高溫合金鑄坯均勻性裝置，所述方法包括：

通過(guò)穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng)發(fā)生器為所述冷凝坩堝提供豎直方向的穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng)；

向冷凝坩堝內(nèi)澆鑄設(shè)定厚度的合金熔體；

通過(guò)第一加熱裝置對(duì)所述設(shè)定厚度的合金進(jìn)行加熱；

返回“向冷凝坩堝內(nèi)澆鑄設(shè)定厚度的合金熔體”，直到完成澆鑄。

可選地，所述設(shè)定厚度為1～3cm。

可選地，所述向冷凝坩堝內(nèi)澆鑄設(shè)定厚度的合金熔體之前，具體還包括：