[發明專利]一種鋁鈧中間合金鈧析沉富集用控溫緩凝鑄造模及工藝

在審

• 申請號: 202210237611.2
• 申請日: 2022-03-10
• 公開（公告）號: CN114406246A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 何俊;聶東紅;徐定能;陳衛平;周晶晶;申慶飛
• 申請（專利權）人: 湖南東方鈧業股份有限公司
• 主分類號: B22D27/04
• 分類號: B22D27/04;B22D31/00;C22C1/03;C22C21/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強;聶午陽

本發明公開了一種鋁鈧中間合金鈧析沉富集用控溫緩凝鑄造模及工藝，包括模具，所述模具包括位于所述模具頂部的澆鑄口，所述模具的外壁上從上至下分別環繞設置有冷卻裝置和加熱裝置，所述冷卻裝置緊鄰所述澆鑄口設置，所述加熱裝置靠近所述模具底部設置。本發明在模具上、下部區域分別建立了低溫區、高溫區，可通過調節冷卻速度、冷卻裝置位置及加熱裝置加熱功率調整溫度場溫度梯度、溫度場高度，控制模具內不同區域合金熔體緩凝速度，讓Al₃Sc相在緩凝過程析出、沉降、聚集至鑄錠底部，實現了鈧在鑄錠底部區域的富集。

技術領域

本發明涉及鑄造模具技術領域，特別是一種鋁鈧中間合金鈧析沉富集用控溫緩凝鑄造模及工藝。

背景技術

隨著航空航天、軌道交通及3D打印技術的進步，對含鈧鋁合金型材、絲材、粉材的需求量逐年增加，鋁鈧中間合金需求量也同步增加。而鈧含量10wt％及以上的鋁鈧中間合金是由鋁-鈧對摻法真空熔煉制備，而鈣熱法還原的金屬鈧需要經過后續數次蒸餾提純才可用于鋁-鈧對摻法真空熔煉，生產制備流程長，涉及真空設備多，操作難度高，生產效率低下，產量低，工藝可控性差，成本高。

公開號為CN113584333A的專利公開了一種提高鋁鈧合金靶材均勻性的方法，包括如下步驟：(1)將合金熔體澆鑄到模具內，冷卻成型后，檢查表面異常區域；(2)將步驟(1)的冷卻后的合金材料剪切成塊，得到正常合金塊；異常區域的合金材料剪切成塊后單獨放置，得到異常合金塊；(3)將步驟(2)中得到的合金塊沿著坩堝內部進行放置；其中，正常合金塊放置在坩堝內部的中間位置，異常合金塊放置在坩堝內部的四周位置；(4)將坩堝進行加熱熔煉，熔化均勻后澆鑄到模具成型，得到所述鋁鈧合金靶材。該專利采用鋁-鈧對摻法進行真空熔煉制備鋁鈧合金。鋁-鈧對摻法真空熔煉制備高鈧鋁鈧中間合金涉及真空設備、工序多，設備投資大，操作復雜，能耗高，針對上述問題，特提出一種鋁鈧中間合金鈧析沉富集用控溫緩凝鑄造模來解決問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種鋁鈧中間合金鈧析沉富集用控溫緩凝鑄造模及工藝，簡化鋁鈧中間合金的制備工序，降低能耗和成本。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種鋁鈧中間合金鈧析沉富集用控溫緩凝鑄造模，包括模具，所述模具包括位于所述模具頂部的澆鑄口，所述模具的外壁上從上至下分別環繞設置有冷卻裝置和加熱裝置，所述冷卻裝置緊鄰所述澆鑄口設置，所述加熱裝置設置在所述模具的中下部。

工作時，通過加熱裝置對模具中下部區域加熱，保溫底座對模具底部進行保溫，在模具下部區域形成高溫區，冷卻裝置對模具上部進行冷卻，在模具中上部為形成低溫區，由此沿著模具底部縱向往上部區域建立一個溫度逐漸降低的階梯溫度場。鋁熱還原制備的鋁鈧合金熔體經澆鑄漏斗水口注入至模具內，在溫度場的作用下，模具中上部低溫區合金優先凝固并逐步往底部凝固，模具底部高溫區合金能夠在一定時間內保持熔融狀態。而合金中的Al₃Sc相為先析出相，在冷卻過程中率先析出、聚集長大、沉降，先析出Al₃Sc相在凝固過程在重力作用下沉降富集至模具底部，其余的金屬和雜質留在模具上部。

進一步地，所述冷卻裝置的上端距離所述澆鑄口10-100mm。在模具上部區域建立低溫區，快速對鑄錠熔融合金進行降溫。

進一步地，為了對模具的底部進行保溫，減少熱量散發，所述模具的底部外側套設有保溫底座，所述加熱裝置緊鄰所述保溫底座上端安裝。

進一步地，為了便于脫模，所述模具包括筒體和底座，所述筒體的內腔是上部小下部大的喇叭形，所述底座與所述筒體下端槽接，所述筒體的上端開口為所述澆鑄口。

進一步地，為了便于脫模，所述筒體的內壁與垂直方向的夾角為1-2°。

進一步地，為了防止冷卻裝置帶走澆鑄漏斗的熱量，所述模具的上端從下至上依次設置有隔熱環、澆鑄漏斗，所述澆鑄漏斗與所述澆鑄口相互連通。