[發明專利]真空超高溫難熔活性材料超聲波輔助熔凝裝置與熔凝方法

有效

• 申請號: 202110719986.8
• 申請日: 2021-06-28
• 公開（公告）號: CN113444901B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 陳瑞潤;方虹澤;王琪;丁鑫;王亮;蘇彥慶;郭景杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C14/00;C22F3/00;F27B14/08;F27B14/10
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 孟憲會

1.一種采用真空超高溫難熔活性材料超聲波輔助熔凝裝置的凝固方法，其特征在于：

真空超高溫難熔活性材料超聲波輔助熔凝裝置包括可移動操作臺（1）、爐體（4）、觀察口（3）、非自耗電弧槍（5）、真空表（6）、水冷銅坩堝（8）和超聲波發生器（9），

爐體（4）安裝在可移動操作臺（1）上，超聲波發生器（9）豎直安裝在爐體（4）內的底端面上，水冷銅坩堝（8）安裝在超聲波發生器（9）上，原材料（7）設置在水冷銅坩堝（8）上，非自耗電弧槍（5）豎直穿過爐體（4）的頂端并伸入爐體（4）的內部，非自耗電弧槍（5）的下端與原材料（7）之間留有1～20mm的間距，觀察口（3）安裝在爐體（4）的側壁上，真空表（6）安裝在爐體（4）的上端面上并與爐體（4）內部連通，超聲波發生器（9）包括超聲波探頭（14）、變幅桿（15）和換能器（16），超聲波探頭（14）與水冷銅坩堝連接；

超高溫難熔活性材料熔點高于1600℃，水冷銅坩堝和超聲波發生器相連接，并將水冷銅坩堝和超高溫難熔活性材料的負載問題考慮到超聲波發生器振幅的計算當中，保證超聲波發生器的使用；

凝固方法包括以下步驟：

步驟一、原材料（7）放置于水冷銅坩堝（8）中，調整好非自耗電弧槍（5）的位置，關閉爐體（4）的爐門；原材料（7）的合金成分為Ti46Al4Nb1Mo1.6N合金；

步驟二、在非自耗真空電弧熔煉爐內進行反復氬氣稀釋空氣，使爐體（4）的爐內真空度為3×10^-3～ 9×10^-1Pa，后返沖氬氣到200 ～ 500 Pa，通過真空表（6）觀察爐體（4）內的壓力變化；

步驟三、通過觀察口（3），觀察爐體內的情況，檢測是否有滲水的情況；

步驟四、非自耗電弧槍（5）通入單相交流電，加熱功率為5 - 40 kW，加熱時間1 - 20min；

步驟五、將非自耗電弧槍（5）的功率降低到10 - 30 kW，通過超聲波探頭（14）將超聲波引入到水冷銅坩堝（8）中的熔融態原材料（7）中，超聲處理時間為50 s；

當超聲處理的時間達到50s時，壓縮強度由2312 MPa升高到2406MPa，壓縮率也得到了改善；

超聲處理結束后，將功率降低至最小，然后關閉電源；

至此，完成了真空超高溫難熔活性材料的熔凝。

2.根據權利要求1所述的凝固方法，其特征在于：水冷銅坩堝（8）包括負載坩堝（13）、進水管（11）、出水管（12）和兩個進出水接頭（10），負載坩堝（13）的下端分別安裝有一個進水管（11）和一個出水管（12），進水管（11）和出水管（12）的底端分別安裝在有一個進出水接頭（10）。

3.根據權利要求2所述的凝固方法，其特征在于：負載坩堝（13）、進水管（11）、出水管（12）和兩個進出水接頭（10）均由紫銅材質制成。

4.根據權利要求3所述的凝固方法，其特征在于：出水管（12）的頂端穿過負載坩堝（13）的底端并向上延伸。

5.根據權利要求4所述的凝固方法，其特征在于：非自耗電弧槍（5）的下端與原材料（7）之間的間距為1-20mm。

6.根據權利要求5所述的凝固方法，其特征在于：它還包括進出氬氣管接頭（2），進出氬氣管接頭（2）安裝在爐體（4）的外側壁上并與爐體（4）連通。

7.根據權利要求6所述的凝固方法，其特征在于：超聲波探頭（14）的振幅為0 - 30 μm。