[發明專利]一種高熵合金的熔鑄裝置和方法

在審

• 申請號: 202211246241.5
• 申請日: 2022-10-12
• 公開（公告）號: CN115502341A
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 柴明強;胡家彥;白延利;馬騫;魯相杰;楊曉艷;賀曉濤;李偉;孫成成;陸世海
• 申請（專利權）人: 金川集團股份有限公司;蘭州金川科技園有限公司
• 主分類號: B22D9/00
• 分類號: B22D9/00;B22D7/12;B22D35/04;B22D7/00;C22C1/02;F27B14/04;F27B14/10;F27B14/14;C22C30/02
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 賀云美

本發明涉及一種高熵合金的熔鑄裝置和方法，該熔鑄裝置包括磁懸浮爐體，設在磁懸浮爐體內部的冷坩堝（5）、內嵌坩堝（3）、底錠（4）、感應線圈（6）、測溫機構和下料機構、水冷引錠機構；下料機構用于控制長桿原料（7）的運動速度，水冷引錠機構用于控制底錠（4）的運動速度，本發明中，長桿原料（7）由多種合金線材等比例互繞成一組，再以組為單位互繞形成；或者按照配比混合，多批次分段裝入電極壓制工具中，利用液壓壓制成，這樣的設置方式便于實現均勻化的原料配比，有利于提升鑄錠長度和重量；基于冷坩堝和內嵌坩堝的內襯組合，利用連續進料與連續拉錠的同步匹配，形成有序鑄錠，解決了鑄錠成型、長度及成分控制問題。

技術領域

本發明涉及金屬材料熔鑄技術領域，尤其涉及一種高熵合金的熔鑄裝置和方法。

背景技術

高熵合金是選擇等原子比或近似等原子比的多個元素為主元的互溶合金，其熱力學相對穩定性、具有高強度和高硬度和極佳的耐腐蝕性特點，因此在材料科學及工程上相當受到重視，是一種新的材料。

目前，高熵合金大部分利用磁懸浮熔煉鑄造，磁懸浮熔鑄裝置主要包括銅坩堝，設在銅坩堝外側的感應線圈以及其它相關設備，熔鑄時，原料多使用小塊料，多種金屬的小塊料按配比一次性混合，然后放入冷坩堝，熔煉形成一次錠。受現有熔鑄裝置和工藝的影響，現場往往無法形成有效鑄錠，成品物料最大長度被限制在150mm左右，難以提升。現有技術的難點主要在于既要控制均勻的合金化、又要實現一定的成型長度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種高熵合金的熔鑄裝置和方法，以實現解決了鑄錠成型長度及成分控制的問題。

為解決上述問題，本發明所述的一種高熵合金的熔鑄裝置，其特征在于，該熔鑄裝置包括：磁懸浮爐體，設在所述磁懸浮爐體內部的冷坩堝、內嵌坩堝、底錠、感應線圈、測溫機構和下料機構、水冷引錠機構；所述感應線圈設在冷坩堝外側；所述下料機構設于所述冷坩堝上方，所述內嵌坩堝設在所述冷坩堝內部；所述底錠設在所述內嵌坩堝內部，且底部與所述水冷引錠機構相連；所述內嵌坩堝頂部與所述冷坩堝頂部平齊，底部具有反沿，所述反沿的頂部與所述冷坩堝的底部相連，底部距離所述感應線圈下沿60-300mm且設有支撐結構；所述內嵌坩堝壁厚15-60mm；所述下料機構用于控制長桿原料的運動速度，所述水冷引錠機構用于控制所述底錠的運動速度，所述測溫機構用于實現所述冷坩堝上沿向上10mm-30mm處和下沿向下10mm-30mm處的測溫；所述長桿原料由多種合金線材等比例互繞成一組，再以組為單位互繞形成；或者按照配比混合，多批次分段裝入電極壓制工具中，利用液壓壓制成。

優選的，所述底錠的底面為平面且在其中心位置具有向下延伸的凸起，所述水冷引錠機構的頂部設有與所述凸起配合使用的凹槽，所述凸起置于所述凹槽后通過橫穿的固定銷實現連接。

優選的，所述水冷引錠機構包括引錠桿和設在所述引錠桿頂部的引錠頭，所述引錠頭頂部與所述底錠底部相連，所述引錠桿內部設置進水同心管且采用內進外出方式通冷卻水；所述引錠頭底部與冷卻水接觸的位置設有螺旋水道。

優選的，所述支撐結構包括支撐架和設在所述支撐架頂部并向上延伸的卡套，所述卡套的內徑與所述反沿的外徑相適應，所述卡套和所述支撐架的內側壁均不超過所述內嵌坩堝的內側壁。

優選的，所述支撐架呈環狀且環狀的內徑側高于外徑側，內徑側頂部設有所述卡套，外徑側通過螺栓與爐體內腔底部相連。

本發明還提供了一種高熵合金的熔鑄方法，基于上述的熔鑄裝置，該熔鑄方法包括：

預制長桿原料和底錠，將所述長桿原料裝入下料機構，并按照結構設置完成內嵌坩堝、冷坩堝、底錠和水冷引錠機構的裝配；

調節所述水冷引錠機構，使所述底錠上端面進入感應線圈高度的2/3內，同時調整所述下料機構，使所述長桿原料下端面離所述感應線圈上邊緣25mm；關閉爐蓋，按真空爐操作步驟，抽真空，開啟功率加熱；