[發(fā)明專利]一種基于三維壁振式可控超聲場(chǎng)裝置的IN718合金組織優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210440251.6
• 申請(qǐng)日: 2022-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN114774820B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 翟薇;胡慧琴;王建元;魏炳波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C22F3/02
• 分類號(hào): C22F3/02;B22D27/20;B22D2/00;C22C1/02;C22C19/05;B22D27/04;B22C9/06
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王苗苗

1.一種基于三維壁振式可控超聲場(chǎng)裝置的IN718合金組織優(yōu)化方法，包括以下步驟：

三維壁振式可控超聲場(chǎng)裝置包括熔煉裝置、凝固裝置和檢測(cè)部件；所述熔煉裝置設(shè)置在凝固裝置的上方；所述熔煉裝置包括依次連通的上坩堝(2)和下坩堝(4)；

所述凝固裝置包括鑄模(7)以及設(shè)置在所述鑄模(7)側(cè)壁的X軸反推桿(8-1)、Y軸反推桿(8-2)、X軸超聲桿(16)和Y軸超聲桿(17)；所述鑄模(7)為中空槽型結(jié)構(gòu)；所述X軸超聲桿(16)和X軸反推桿(8-1)相對(duì)設(shè)置；所述Y軸超聲桿(17)和Y軸反推桿(8-2)相對(duì)設(shè)置；所述凝固裝置還包括設(shè)置在所述鑄模(7)頂部的壓板(6)和設(shè)置在所述鑄模(7)底部的Z軸超聲桿(10)；所述X軸超聲桿(16)、Y軸超聲桿(17)和Z軸超聲桿(10)由氣缸(18)驅(qū)動(dòng)；

所述鑄模(7)的內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)預(yù)熱塊(5)和控溫器(15)；所述鑄模(7)的外壁設(shè)置有外加熱-冷卻套(9)；

所述檢測(cè)部件包括聲信號(hào)傳感器(14)、熱電偶(13)、信號(hào)采集卡(12)和計(jì)算機(jī)(11)；所述聲信號(hào)傳感器(14)和熱電偶(13)均與信號(hào)采集卡(12)電連接；所述信號(hào)采集卡(12)和計(jì)算機(jī)(11)電連接；

步驟一、將Fe、Ni、Al、Cu、Mn、Co、Si和Ti置于下坩堝(4)中進(jìn)行熔煉；將Cr、Nb、Mo和C置于上坩堝(2)中進(jìn)行熔煉，將上坩堝(2)熔煉完成的原料澆入下坩堝(4)中繼續(xù)熔煉，得到合金熔體；

步驟二、根據(jù)所述三維壁振式可控超聲場(chǎng)裝置安裝鑄模及超聲系統(tǒng)；

步驟三、通過(guò)內(nèi)預(yù)熱塊(5)、外加熱-冷卻套(9)和控溫器(15)對(duì)鑄模(7)進(jìn)行預(yù)熱，得到預(yù)熱鑄模；

步驟四、取出內(nèi)預(yù)熱塊(5)，將聲信號(hào)傳感器(14)和熱電偶(13)設(shè)于鑄模(7)的正中央；

步驟五、將所述合金熔體澆注至所述預(yù)熱鑄模中；

步驟六、開啟X軸超聲桿(16)、Y軸超聲桿(17)和Z軸超聲桿(10)的超聲振動(dòng)電源及信號(hào)采集卡(12)的開關(guān)，對(duì)所述合金熔體施加頻率為17～25kHz的超聲振動(dòng)，并進(jìn)行聲譜信號(hào)和溫度信息采集；

步驟七、通過(guò)計(jì)算機(jī)(11)調(diào)整超聲振動(dòng)的電源輸出功率，改變X軸超聲桿(16)、Y軸超聲桿(17)和Z軸超聲桿(10)的輸出振幅A，進(jìn)行振幅參數(shù)掃描，由計(jì)算機(jī)(11)檢測(cè)和記錄不同振幅條件下的聲譜信號(hào)，得到不同振幅條件下的總空化聲壓級(jí)SPL；

步驟八、由計(jì)算機(jī)(11)檢測(cè)當(dāng)SPL取得最大值SPL_max時(shí)的振幅A_F，保持A＝A_F施加超聲振動(dòng)，直至溫度降低至1120℃結(jié)束超聲振動(dòng)；

步驟九、向外加熱-冷卻套(9)中注入恒溫制冷劑進(jìn)行循環(huán)制冷，通過(guò)控溫器(15)監(jiān)測(cè)合金溫度，控制冷卻速率；

步驟十、待合金冷卻至室溫后，從鑄模(7)中取出，得到IN718合金；

當(dāng)所述熱電偶(13)監(jiān)測(cè)到溫度下降至IN718合金的液相線溫度時(shí)，開啟X軸超聲桿(16)、Y軸超聲桿(17)和Z軸超聲桿(10)的超聲振動(dòng)電源，通過(guò)振動(dòng)鑄模(7)將超聲導(dǎo)入合金熔體；當(dāng)檢測(cè)到溫度降為L(zhǎng)aves相完全凝固的溫度時(shí)，關(guān)閉X軸超聲桿(16)、Y軸超聲桿(17)和Z軸超聲桿(10)的超聲振動(dòng)電源；所述IN718合金的液相線溫度為1350℃；所述Laves相完全凝固的溫度為1120℃。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IN718合金組織優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟一中，上坩堝(2)的裝料順序?yàn)椋合妊bCr、Nb和Mo，完全熔化后再加入C；下坩堝(4)的裝料順序?yàn)椋合妊bNi和Fe，在Ni和Fe完全熔化后再依次裝入Al、Cu、Mn、Co、Si和Ti。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IN718合金組織優(yōu)化方法，其特征在于，所述三維壁振式可控超聲場(chǎng)裝置還包括設(shè)置在所述上坩堝(2)內(nèi)部的上塞桿(1)和設(shè)置在所述下坩堝(4)內(nèi)部的下塞桿(3)；

當(dāng)所述上坩堝(2)中熔體完全熔化且溫度達(dá)到1600℃時(shí)，拔起上塞桿(1)將熔體澆入下坩堝(4)中；所述上塞桿(1)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)提起一定高度h，所述h滿足：10mmh15mm；

當(dāng)所述下坩堝(4)中的合金原料完全熔化后，繼續(xù)加熱至1400℃，保溫3～5min后，拔起下塞桿(3)將所得合金熔體澆注至預(yù)熱鑄模中。