[發明專利]行波磁場定向凝固寬凝固區間合金糊狀區實時自動調控方法及裝置

有效

• 申請號: 202210180815.7
• 申請日: 2022-02-25
• 公開（公告）號: CN114535561B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 羅磊;單忠德;汪俊;鄭菁樺;楊浩秦;孫正;范叢澤;廖萬能
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G05D23/19
• 分類號: G05D23/19
• 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: 時起磊

行波磁場定向凝固寬凝固區間合金糊狀區實時自動調控方法及裝置，涉及行波磁場定向凝固過程中糊狀區自動調控方法及裝置。本發明為了解決現有寬凝固區間合金行波磁場定向凝固過程中存在不能對凝固過程、組織和性能進行穩定控制的問題。本發明針對不同寬凝固區間合金材料利用合金相圖計算出計算出合金的液相線溫度T_L和固相線溫度T_S，并得出糊狀區溫度區間；根據恒定冷卻速度和初始抽拉速度并確定溫度梯度，進而確定糊狀區溫度區間的總長度并將其均分，對均分區域進行檢測，根據均分區域的溫度和基于T_L、T_S的關系，利用行波磁場進行定向凝固。主要用于合金凝固過程中的糊狀區自動調控。

技術領域

本發明涉及行波磁場定向凝固過程中糊狀區自動調控方法及裝置。

背景技術

目前，對于合金的定向凝固過程通常采用恒定的抽拉速度進行材料制備，并沒有考慮到隨著試樣不斷向下抽拉過程中，糊狀區的位置會發生一定的變化，且并沒有針對該糊狀區的變化采取較好的方法和應對措施，這導致在利用定向凝固方法制備寬凝固區間合金時，凝固過程會產生較多的不可控變量，影響實驗結果。

目前，利用行波磁場定向凝固技術可以對寬凝固區間合金在凝固過程中產生熔體流動、補縮和攪拌作用，從而對合金組織、性能產生影響。但是在行波磁場施加過程中，勢必會導致合金糊狀區溫度場的分布不均和位置發生較大的變化，這最終導致合金組織和性能在行波磁場作用下會產生不同于預測結果的現象，使得行波磁場定向凝固技術制備材料時變得不可控，無法實現對寬凝固區間合金在凝固過程中凝固過程、組織和性能實現自動化、數字化、智能化控制。

綜上所述，針對寬凝固區間合金在行波磁場定向凝固過程中的糊狀區不可控，以及凝固過程、組織和性能的不穩定問題，需要提出一種全新的糊狀區實時自動調控技術，來保證糊狀區位置一直處于磁場最佳作用區域，以及糊狀區溫度場整體的穩定性，從而實現對凝固過程、組織和性能的自動化、數字化、智能化控制。

發明內容

本發明的目的是解決現有寬凝固區間合金行波磁場定向凝固過程中無法滿足合金糊狀區位置和溫度場的有效可控，從而不能對凝固過程、組織和性能進行穩定控制的問題。進而提供了一種行波磁場定向凝固寬凝固區間合金糊狀區實時自動調控方法。

行波磁場定向凝固寬凝固區間合金糊狀區實時自動調控方法，包括以下步驟：

S1、針對不同寬凝固區間合金材料利用合金相圖計算出合金的液相線溫度T_L，固相線溫度T_S，并得出糊狀區溫度區間ΔT；

S2、根據實際實驗或生產需要確定恒定冷卻速度v_c；

S3、根據實際實驗或生產需要確定初始抽拉速度v_g；

S4、根據恒定冷卻速度和初始抽拉速度，通過公式G_T＝v_c/v_g，確定溫度梯度G_T，

S5、根據糊狀區溫度區間和溫度梯度，通過L_ΔT＝ΔT/G_T確定糊狀區溫度區間的總長度L_ΔT；

S6、在行波磁場發生器最佳作用區域內設置總長度為L_ΔT，平均分N-1等分并設置N個測溫點，N≥3，從合金頂部到底部依次將測量溫度表示為T₁、T₂、……、T_N；

S7、將凝固過程中合金頂部加熱溫度表示為T_A，底部溫度表示為T_B；

所述T_A＞T_L，所述T_B＜T_S；