[發(fā)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(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110719986.8
• 申請(qǐng)日: 2021-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN113444901B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳瑞潤(rùn);方虹澤;王琪;丁鑫;王亮;蘇彥慶;郭景杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C1/02
• 分類號(hào): C22C1/02;C22C14/00;C22F3/00;F27B14/08;F27B14/10
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23213
• 代理人: 孟憲會(huì)

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，它涉及一種熔凝裝置與熔凝方法。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有超聲波設(shè)備在高溫下與超高溫難熔活性材料合金反應(yīng)，污染超高溫難熔活性材料合金熔體，損壞超聲波設(shè)備的問題。本發(fā)明的超聲波發(fā)生器安裝在爐體內(nèi)，水冷銅坩堝安裝在超聲波發(fā)生器上，原材料設(shè)在水冷銅坩堝上，非自耗電弧爐穿過爐體伸入爐體，壓力表安裝在爐體的上端面上并與爐體內(nèi)部連通。將非自耗電弧槍通入單相交流電，加熱；非自耗電弧槍的功率下降，將超聲波引入到水冷銅坩堝中的熔融態(tài)原材料中；超聲處理結(jié)束后，將功率降低至最小，然后關(guān)閉電源。本發(fā)明用于真空超高溫難熔活性材料超聲波輔助熔凝。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超聲波輔助熔凝裝置與熔凝方法，具體涉及一種鈦鋁、鈮硅、高熵合金顯微組織調(diào)控和力學(xué)性能提高的超聲波輔助熔凝裝置與熔凝方法。

背景技術(shù)

超聲波作為新的熔體處理技術(shù)，具有無(wú)污染、高效率，符合現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)及社會(huì)發(fā)展對(duì)環(huán)保、可循環(huán)利用材料的要求。超聲波作為機(jī)械波要想引入到超高溫難熔活性材料熔體中，必須中間有傳導(dǎo)介質(zhì)，根據(jù)介質(zhì)的不同可分為直接引入和間接引入，直接引入是指超聲工具頭直接作用到熔體，間接引入是指超聲工具頭與熔體間有中間介質(zhì)。如果按照引入方式的位置，可分為上部引入、側(cè)面引入和底部引入，最直接、最簡(jiǎn)單的超聲波引入熔體的方式是上部引入法，這種方式引入效率最高，但是由于與金屬液體直接接觸，故對(duì)工具頭要求比較高，不僅能夠耐高溫，而且還要具有熱穩(wěn)定性和較高的高溫疲勞強(qiáng)度。

底部和側(cè)部引入超聲波的方法，是通過坩堝把超聲波和超聲震動(dòng)傳導(dǎo)給超高溫難熔活性材料熔體，這種勢(shì)必會(huì)衰減部分超聲波，損失一部分能量，需要更大功率的超聲波才能達(dá)到理想效果。

目前，超聲波已經(jīng)被引用到中低溫合金領(lǐng)域，如：Sn-Sb合金使用超聲波處理后明顯細(xì)化了晶粒；此外，超聲波對(duì)純鋁的處理，可以使凝固組織由柱狀晶轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S晶，并且使其強(qiáng)度提高35％，硬度也相應(yīng)的得到提高；還有超聲波處理T10鋼，處理后的T10鋼的平均尺寸由820μm降低到315μm，細(xì)化程度可達(dá)到61％，等等。有上述報(bào)道可見，超聲波已經(jīng)在金屬熔體處理方面得到了廣泛應(yīng)用。但在超高溫難熔活性材料合金鑄造過程中，由于超高溫難熔活性材料熔點(diǎn)較高，一般高于1600℃，一般的超聲波探頭難以承受這么高的溫度，并且在真空條件下超聲波傳遞難以進(jìn)行，很難將超聲波引入到超高溫難熔活性材料熔體中。

由于超聲波設(shè)備在高溫下與超高溫難熔活性材料合金反應(yīng)，污染超高溫難熔活性材料合金熔體，損壞超聲波設(shè)備的問題，導(dǎo)致現(xiàn)有超聲波設(shè)備不能在超高溫難熔活性材料合金鑄造過程中使用，尤其是在真空電弧爐熔鑄中無(wú)法使用超聲設(shè)備輔助熔凝超高溫難熔活性材料合金熔體問題。

綜上所述，現(xiàn)有超聲波設(shè)備在高溫下與超高溫難熔活性材料合金反應(yīng)，污染超高溫難熔活性材料合金熔體，損壞超聲波設(shè)備的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有超聲波設(shè)備在高溫下與超高溫難熔活性材料合金反應(yīng)，污染超高溫難熔活性材料合金熔體，損壞超聲波設(shè)備的問題。進(jìn)而提供一種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。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種真空超高溫難熔活性材料超聲波輔助熔凝裝置，它包括可移動(dòng)操作臺(tái)；它還包括爐體、觀察口、非自耗電弧爐、壓力表、水冷銅坩堝和超聲波發(fā)生器，爐體安裝在可移動(dòng)操作臺(tái)上，超聲波發(fā)生器豎直安裝在爐體內(nèi)的底端面上，水冷銅坩堝安裝在超聲波發(fā)生器上，原材料設(shè)置在水冷銅坩堝上，非自耗電弧爐豎直穿過爐體的頂端并伸入爐體的內(nèi)部，非自耗電弧爐的下端與原材料之間留有間距，觀察口安裝在爐體的側(cè)壁上，壓力表安裝在爐體的上端面上并與爐體內(nèi)部連通。

進(jìn)一步地，水冷銅坩堝包括負(fù)載坩堝、進(jìn)水管、出水管和兩個(gè)進(jìn)出水接頭，負(fù)載坩堝的下端分別安裝有一個(gè)進(jìn)水管和一個(gè)出水管，進(jìn)水管和出水管的底端分別安裝在有一個(gè)進(jìn)出水接頭。

進(jìn)一步地，負(fù)載坩堝、進(jìn)水管、出水管和兩個(gè)進(jìn)出水接頭均由紫銅材質(zhì)制成。

進(jìn)一步地，出水管的頂端穿過負(fù)載坩堝的底端并向上延伸。