專利名稱：一種可控溫度梯度定向凝固裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料制備領(lǐng)域，提供了一種可控溫度梯度定向凝固裝置及方法，適用于制備具有磁各向異性及組織各向異性的材料。
背景技術(shù)：
定向凝固技術(shù)可以在金屬結(jié)晶過(guò)程中提供單一方向上的溫度梯度，消除結(jié)晶過(guò)程中生成的橫向晶界，使晶體盡可能沿此方向生長(zhǎng)，使鑄件具有單一方向的柱狀晶或單晶組織結(jié)構(gòu)。這種組織結(jié)構(gòu)特征可以強(qiáng)化鑄件某一方向上的物理或機(jī)械性能，因而在磁性、高溫合金、鋼鐵等材料制備領(lǐng)域有著不可替代的價(jià)值。例如具有磁晶各向異性的稀土超磁致伸縮材料、釹鐵硼永磁材料、釤鈷系永磁材料，利用定向凝固技術(shù)制得的鑄錠具有很高的取向度，使得材料沿定向凝固方向，即柱狀晶生長(zhǎng)方向上的磁性能得到加強(qiáng)，獲得高性能的各向異性磁性材料；對(duì)于具有組織各向異性的材料，如鎳基高溫合金、鈷基高溫合金及鋼鐵材料，組織均勻的柱狀晶結(jié)構(gòu)可以提高其高溫強(qiáng)度、抗蠕變及單向力學(xué)性能。
定向凝固過(guò)程中固液界面溫度梯度對(duì)材料的組織和性能有著明顯影響。合適、穩(wěn)定的溫度梯度可以保證定向凝固過(guò)程中晶體均勻連續(xù)的生長(zhǎng)，進(jìn)而獲得組織均勻、性能優(yōu)異的材料。而且，通過(guò)調(diào)整溫度梯度可以獲得所需組織結(jié)構(gòu)和性能的材料。目前公開(kāi)報(bào)道的定向凝固方法和設(shè)備沒(méi)有涉及對(duì)固液界面溫度梯度的控制。如美國(guó)專利US5607007A1 公開(kāi)了一種采用下拉冷卻底座結(jié)構(gòu)的定向凝固設(shè)備；美國(guó)專利US6896030B2及歐洲專利EP1321208A3采用類似結(jié)構(gòu)的定向凝固設(shè)備制備復(fù)雜形狀的高溫合金葉片；中國(guó)專利03156926提供了一種用于制備稀土超磁致伸縮材料的“一步法”定向凝固工藝及設(shè)備；中國(guó)專利2583113Y發(fā)明了一種用于制備單晶高溫合金定向凝固件的裝置；中國(guó)專利 93238966. X介紹了一種鋼錠定向凝固簡(jiǎn)易裝置。這些方法和設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)定向凝固過(guò)程中對(duì)固液界面溫度梯度調(diào)控，所制備的材料的組織結(jié)構(gòu)和性能一致性差、成品率較低。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種可控溫度梯度定向凝固裝置及方法，其目的是實(shí)現(xiàn)定向凝固過(guò)程中固液界面溫度梯度的可控，提高定向凝固材料組織結(jié)構(gòu)和性能的一致性及材料成品率。
一種可控溫度梯度定向凝固裝置，其特征是由熔煉機(jī)構(gòu)(1)、保溫機(jī)構(gòu)(2)和下拉機(jī)構(gòu)(3)組成；熔煉機(jī)構(gòu)(1)是由上部的爐蓋(5)和可升降金屬液測(cè)溫機(jī)構(gòu)(4)、內(nèi)部的熔煉坩堝(7)和感應(yīng)線圈(8)及澆注拔塞桿(6)、底部的澆道(9)構(gòu)成；保溫機(jī)構(gòu)(2)是由模具(11)及模具外側(cè)石墨電阻發(fā)熱體(10)和發(fā)熱體底部保溫?fù)醢?12)組成；下拉機(jī)構(gòu)(3) 是由模具(11)外側(cè)可移動(dòng)水冷環(huán)(13)及底部冷卻底座(14)和控制電機(jī)(15)構(gòu)成。
本發(fā)明通過(guò)調(diào)整可移動(dòng)冷卻環(huán)(13)與固液界面的相對(duì)位置，對(duì)凝固過(guò)程中固液界面溫度梯度進(jìn)行控制，冷卻環(huán)與固液界面在10-200mm能夠調(diào)控，固液界面溫度梯度在 5-5000C /cm能夠調(diào)控，定向凝固速度5-500mm/h ；熔煉、定向凝固、熱處理在一臺(tái)設(shè)備上完成。
本發(fā)明包括下述步驟 1、將澆注拔塞桿(6)插入熔煉坩堝(7)底部的澆注孔內(nèi)，然后將具有目標(biāo)成分的定向凝固原料裝入熔煉機(jī)構(gòu)(1)中的熔煉坩堝(7)內(nèi)； 2、使裝置內(nèi)部處于真空或惰性氣體保護(hù)狀態(tài)； 3、啟動(dòng)電源對(duì)定向凝固原料進(jìn)行熔煉； 4、將可移動(dòng)水冷環(huán)(13)調(diào)至設(shè)定位置，啟動(dòng)控制電機(jī)(15)將模具(11)升入保溫機(jī)構(gòu)； 5、啟動(dòng)保溫機(jī)構(gòu)⑵內(nèi)石墨電阻發(fā)熱體(10)電源進(jìn)行加熱，使模具(11)溫度達(dá)到原料熔點(diǎn)以上； 6、熔煉完畢后提升澆注拔塞桿(6)，使金屬液經(jīng)澆道(9)進(jìn)入模具(11)，啟動(dòng)控制電機(jī)(15)，隨著冷卻底座(14)的向下移動(dòng)進(jìn)行定向凝固； 7、當(dāng)模具(11)全部拉出保溫機(jī)構(gòu)(2)后，將保溫機(jī)構(gòu)(2)的溫度調(diào)至熱處理溫度，再將定向凝固材料上升至保溫機(jī)構(gòu)(2)內(nèi)進(jìn)行后續(xù)熱處理，熱處理后得到定向凝固材料。
本發(fā)明適用于制備具有磁晶各向異性的稀土超磁致伸縮材料、釹鐵硼永磁材料、 釤鈷系永磁材料及具有組織各向異性的高溫合金、鋼鐵材料。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是 本發(fā)明通過(guò)調(diào)整可移動(dòng)冷卻環(huán)與固液界面的距離實(shí)現(xiàn)對(duì)定向凝固過(guò)程中固液界面溫度梯度的控制，因此，本發(fā)明具有工藝穩(wěn)定、制備的定向凝固材料一致性好、成品率高的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明通過(guò)調(diào)整固液界面溫度梯度，適用于制備具有磁晶各向異性的稀土超磁致伸縮材料、釹鐵硼永磁材料、釤鈷系永磁材料及具有組織各向異性的高溫合金、鋼鐵材料。


圖1為本發(fā)明裝置示意圖。圖中的標(biāo)號(hào)為1_熔煉機(jī)構(gòu)；2-保溫機(jī)構(gòu)；3-下拉機(jī)構(gòu)；4-可升降金屬液測(cè)溫機(jī)構(gòu)；5-上爐蓋；6-澆注拔塞桿；7-熔煉坩堝；8-感應(yīng)線圈；9-澆道；10-石墨電阻發(fā)熱體；11-模具；12-保溫?fù)醢澹?3-可移動(dòng)水冷環(huán)；14-冷卻底座；15-控制電機(jī)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 將澆注拔塞桿6插入熔煉坩堝7底部的澆注孔內(nèi)，然后將純度不低于99. 5% Tb、 99. 5Dy和高純Fe按Tba3Dya7Fe2 (原子比)11. 26kg裝入熔煉坩堝7內(nèi)。啟動(dòng)真空系統(tǒng)將真空度升至10_3Pa，充入0. 5atm的氬氣。啟動(dòng)電源對(duì)原料進(jìn)行加熱熔化，當(dāng)原料全部熔化后搖動(dòng)可升降測(cè)溫機(jī)構(gòu)手輪使測(cè)溫桿接觸金屬液進(jìn)行測(cè)溫，并調(diào)整感應(yīng)電源功率使熔煉溫度達(dá)到1300°C。將可移動(dòng)水冷環(huán)13調(diào)至距離定向凝固固液界面下端IOmm處，使定向凝固過(guò)程中固液界面溫度梯度為500°C /cm。啟動(dòng)控制電機(jī)15，將模具11升至保溫機(jī)構(gòu)2，并啟動(dòng)冷卻底座及可移動(dòng)水冷環(huán)循環(huán)水。同時(shí)啟動(dòng)保溫機(jī)構(gòu)2內(nèi)石墨電阻發(fā)熱體10電源進(jìn)行加熱，使模具11的溫度達(dá)到1300°C。原料精煉完畢后提升澆注拔塞桿，使金屬液從澆注孔流下經(jīng)澆道9澆注進(jìn)入模具11，啟動(dòng)控制電機(jī)15使冷卻底座14以500mm/h的速度向下移動(dòng)進(jìn)行定向凝固直到稀土超磁致伸縮材料全部拉出保溫機(jī)構(gòu)。降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度800°C，并將稀土超磁致伸縮材料以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理2. 5h， 最后得到具有<110>取向的均勻柱狀晶結(jié)構(gòu)的稀土超磁致伸縮材料。
實(shí)施例2 將澆注拔塞桿6插入熔煉坩堝7底部的澆注孔內(nèi)，然后將純度不低于99. 5% Tb、 99. 5Dy和高純Fe按Tba3Dya7Fe2 (原子比)13. 12kg裝入熔煉坩堝7內(nèi)。啟動(dòng)真空系統(tǒng)將真空度升至10_3Pa，充入0. 5atm的氬氣。啟動(dòng)電源對(duì)原料進(jìn)行加熱熔化，當(dāng)原料全部熔化后搖動(dòng)可升降測(cè)溫機(jī)構(gòu)手輪使測(cè)溫桿接觸金屬液進(jìn)行測(cè)溫，并調(diào)整感應(yīng)電源功率使熔煉溫度達(dá)到1300°C。將可移動(dòng)水冷環(huán)13調(diào)至距離定向凝固固液界面下端200mm處，使定向凝固過(guò)程中固液界面溫度梯度為5°C /cm。啟動(dòng)控制電機(jī)15，將模具11升至保溫機(jī)構(gòu)2，并啟動(dòng)冷卻底座及可移動(dòng)水冷環(huán)循環(huán)水。同時(shí)啟動(dòng)保溫機(jī)構(gòu)2內(nèi)石墨電阻發(fā)熱體10電源進(jìn)行加熱，使模具11的溫度達(dá)到1300°C。原料精煉完畢后提升澆注拔塞桿，使金屬液從澆注孔流下經(jīng)澆道9澆注進(jìn)入模具11，啟動(dòng)控制電機(jī)15使冷卻底座14以5mm/h的速度向下移動(dòng)進(jìn)行定向凝固直到稀土超磁致伸縮材料全部拉出保溫機(jī)構(gòu)。降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度800°C，并將稀土超磁致伸縮材料以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理2. 5h，最后得到具有<112>取向的均勻柱狀晶結(jié)構(gòu)的稀土超磁致伸縮材料。
實(shí)施例3 將澆注拔塞桿6插入熔煉坩堝7底部的澆注孔內(nèi)，然后將純度不低于99. 5% Tb、 99. 5Dy和高純Fe按Tba3Dya7Fe2 (原子比)14. 61kg裝入熔煉坩堝7內(nèi)。啟動(dòng)真空系統(tǒng)將真空度升至10_3Pa，充入0. 5atm的氬氣。啟動(dòng)電源對(duì)原料進(jìn)行加熱熔化，當(dāng)原料全部熔化后搖動(dòng)可升降測(cè)溫機(jī)構(gòu)手輪使測(cè)溫桿接觸金屬液進(jìn)行測(cè)溫，并調(diào)整感應(yīng)電源功率使熔煉溫度達(dá)到1300°C。將可移動(dòng)水冷環(huán)13調(diào)至距離定向凝固固液界面下端IlOmm處，使定向凝固過(guò)程中固液界面溫度梯度為239. 500C /cm。啟動(dòng)控制電機(jī)15，將模具11升至保溫機(jī)構(gòu)2， 并啟動(dòng)冷卻底座及可移動(dòng)水冷環(huán)循環(huán)水。同時(shí)啟動(dòng)保溫機(jī)構(gòu)2內(nèi)石墨電阻發(fā)熱體10電源進(jìn)行加熱，使模具11的溫度達(dá)到1300°C。原料精煉完畢后提升澆注拔塞桿，使金屬液從澆注孔流下經(jīng)澆道9澆注進(jìn)入模具11，啟動(dòng)控制電機(jī)15使冷卻底座14以300mm/h的速度向下移動(dòng)進(jìn)行定向凝固直到稀土超磁致伸縮材料全部拉出保溫機(jī)構(gòu)。降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度800°C，并將稀土超磁致伸縮材料以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理2. 5h，最后得到具有<110>+<112>取向的均勻柱狀晶結(jié)構(gòu)的稀土超磁致伸縮材料。
實(shí)施例4 將澆注拔塞桿6插入熔煉坩堝7底部的澆注孔內(nèi)，然后將純度不低于99. 5% Nd、 高純Fe和B含量為20%的Fe-B合金按Nd13.5Fe79.75B6.75(原子比)12. 63kg裝入熔煉坩堝7 內(nèi)。啟動(dòng)真空系統(tǒng)將真空度升至10_3Pa，充入0.5atm的氬氣。啟動(dòng)電源對(duì)原料進(jìn)行加熱熔化，當(dāng)原料全部熔化后搖動(dòng)可升降測(cè)溫機(jī)構(gòu)手輪使測(cè)溫桿接觸金屬液進(jìn)行測(cè)溫，并調(diào)整感應(yīng)電源功率使熔煉溫度達(dá)到1400°C。將可移動(dòng)水冷環(huán)13調(diào)至距離定向凝固固液界面下端 IOmm處，使定向凝固過(guò)程中固液界面溫度梯度為500°C /cm。啟動(dòng)控制電機(jī)15，將模具11 升至保溫機(jī)構(gòu)2，并啟動(dòng)冷卻底座及可移動(dòng)水冷環(huán)循環(huán)水。同時(shí)啟動(dòng)保溫機(jī)構(gòu)2內(nèi)石墨電阻發(fā)熱體10電源進(jìn)行加熱，使模具11的溫度達(dá)到1400°C。原料精煉完畢后提升澆注拔塞桿，使金屬液從澆注孔流下經(jīng)澆道9澆注進(jìn)入模具11，啟動(dòng)控制電機(jī)15使冷卻底座14以 500mm/h的速度向下移動(dòng)進(jìn)行定向凝固直到釹鐵硼永磁材料全部拉出保溫機(jī)構(gòu)。降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度900°C，并將釹鐵硼永磁材料以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理2h，最后最后得到具有均勻柱狀晶結(jié)構(gòu)的釹鐵硼永磁材料。
實(shí)施例5 將澆注拔塞桿6插入熔煉坩堝7底部的澆注孔內(nèi)，然后將純度不低于99. 5% Nd、 高純Fe和B含量為20 %的Fe-B合金按Nd13.5Fe79.75B6.75 (原子比)13. 54kg裝入熔煉坩堝7 內(nèi)。啟動(dòng)真空系統(tǒng)將真空度升至10_3Pa，充入0.5atm的氬氣。啟動(dòng)電源對(duì)原料進(jìn)行加熱熔化，當(dāng)原料全部熔化后搖動(dòng)可升降測(cè)溫機(jī)構(gòu)手輪使測(cè)溫桿接觸金屬液進(jìn)行測(cè)溫，并調(diào)整感應(yīng)電源功率使熔煉溫度達(dá)到1400°C。將可移動(dòng)水冷環(huán)13調(diào)至距離定向凝固固液界面下端 200mm處，使定向凝固過(guò)程中固液界面溫度梯度為5°C /cm。啟動(dòng)控制電機(jī)15，將模具11升至保溫機(jī)構(gòu)2，并啟動(dòng)冷卻底座及可移動(dòng)水冷環(huán)循環(huán)水。同時(shí)啟動(dòng)保溫機(jī)構(gòu)2內(nèi)石墨電阻發(fā)熱體10電源進(jìn)行加熱，使模具11的溫度達(dá)到1400°C。原料精煉完畢后提升澆注拔塞桿，使金屬液從澆注孔流下經(jīng)澆道9澆注進(jìn)入模具11，啟動(dòng)控制電機(jī)15使冷卻底座14以5mm/h 的速度向下移動(dòng)進(jìn)行定向凝固直到釹鐵硼永磁材料全部拉出保溫機(jī)構(gòu)。降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度900°C，并將釹鐵硼永磁材料以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理2h，最后最后得到具有均勻柱狀晶結(jié)構(gòu)的釹鐵硼永磁材料。
實(shí)施例6 將澆注拔塞桿6插入熔煉坩堝7底部的澆注孔內(nèi)，然后將純度不低于99. 5% Nd、 高純Fe和B含量為20 %的Fe-B合金按Nd13.5Fe79.75B6.75 (原子比)10. 18kg裝入熔煉坩堝7 內(nèi)。啟動(dòng)真空系統(tǒng)將真空度升至10_3Pa，充入0.5atm的氬氣。啟動(dòng)電源對(duì)原料進(jìn)行加熱熔化，當(dāng)原料全部熔化后搖動(dòng)可升降測(cè)溫機(jī)構(gòu)手輪使測(cè)溫桿接觸金屬液進(jìn)行測(cè)溫，并調(diào)整感應(yīng)電源功率使熔煉溫度達(dá)到1400°C。將可移動(dòng)水冷環(huán)13調(diào)至距離定向凝固固液界面下端 70mm處，使定向凝固過(guò)程中固液界面溫度梯度為343. 70°C /cm。啟動(dòng)控制電機(jī)15，將模具 11升至保溫機(jī)構(gòu)2，并啟動(dòng)冷卻底座及可移動(dòng)水冷環(huán)循環(huán)水。同時(shí)啟動(dòng)保溫機(jī)構(gòu)2內(nèi)石墨電阻發(fā)熱體10電源進(jìn)行加熱，使模具11的溫度達(dá)到1400°C。原料精煉完畢后提升澆注拔塞桿，使金屬液從澆注孔流下經(jīng)澆道9澆注進(jìn)入模具11，啟動(dòng)控制電機(jī)15使冷卻底座14以 200mm/h的速度向下移動(dòng)進(jìn)行定向凝固直到釹鐵硼永磁材料全部拉出保溫機(jī)構(gòu)。降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度900°C，并將釹鐵硼永磁材料以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理2h，最后最后得到具有均勻柱狀晶結(jié)構(gòu)的釹鐵硼永磁材料。
實(shí)施例7 將澆注拔塞桿6插入熔煉坩堝7底部的澆注孔內(nèi)，然后將純度不低于99. 5% Sm 和99. 5% Co按Sm2Co17 (原子比)10. 04kg裝入熔煉坩堝7內(nèi)。啟動(dòng)真空系統(tǒng)將真空度升至10_3Pa，充入0. 5atm的氬氣。啟動(dòng)電源對(duì)原料進(jìn)行加熱熔化，當(dāng)原料全部熔化后搖動(dòng)可升降測(cè)溫機(jī)構(gòu)手輪使測(cè)溫桿接觸金屬液進(jìn)行測(cè)溫，并調(diào)整感應(yīng)電源功率使熔煉溫度達(dá)到 1350°C。將可移動(dòng)水冷環(huán)13調(diào)至距離定向凝固固液界面下端IOmm處，使定向凝固過(guò)程中固液界面溫度梯度為500°C /cm。啟動(dòng)控制電機(jī)15，將模具11升至保溫機(jī)構(gòu)2，并啟動(dòng)冷卻底座及可移動(dòng)水冷環(huán)循環(huán)水。同時(shí)啟動(dòng)保溫機(jī)構(gòu)2內(nèi)石墨電阻發(fā)熱體10電源進(jìn)行加熱，使模具11的溫度達(dá)到1350°C。原料精煉完畢后提升澆注拔塞桿，使金屬液從澆注孔流下經(jīng)澆道9澆注進(jìn)入模具11，啟動(dòng)控制電機(jī)15使冷卻底座14以500mm/h的速度向下移動(dòng)進(jìn)行定向凝固直到Sm2Co17永磁材料全部拉出保溫機(jī)構(gòu)。降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度 9500C，并將Sm2Co17永磁材料以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理lh。以500mm/h 的速度將Sm2Co17永磁材料拉出保溫機(jī)構(gòu)2，降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度600°C，再將Sm2Co17永磁材料以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理2h。最后得到具有均勻柱狀晶結(jié)構(gòu)的Sm2Co17永磁材料。
實(shí)施例8 將澆注拔塞桿6插入熔煉坩堝7底部的澆注孔內(nèi)，然后將純度不低于99. 5% Sm 和99. 5% Co按Sm2Co17 (原子比)14. 15kg裝入熔煉坩堝7內(nèi)。啟動(dòng)真空系統(tǒng)將真空度升至10_3Pa，充入0. 5atm的氬氣。啟動(dòng)電源對(duì)原料進(jìn)行加熱熔化，當(dāng)原料全部熔化后搖動(dòng)可升降測(cè)溫機(jī)構(gòu)手輪使測(cè)溫桿接觸金屬液進(jìn)行測(cè)溫，并調(diào)整感應(yīng)電源功率使熔煉溫度達(dá)到 1350°C。將可移動(dòng)水冷環(huán)13調(diào)至距離定向凝固固液界面下端200mm處，使定向凝固過(guò)程中固液界面溫度梯度為5°C /cm。啟動(dòng)控制電機(jī)15，將模具11升至保溫機(jī)構(gòu)2，并啟動(dòng)冷卻底座及可移動(dòng)水冷環(huán)循環(huán)水。同時(shí)啟動(dòng)保溫機(jī)構(gòu)2內(nèi)石墨電阻發(fā)熱體10電源進(jìn)行加熱，使模具11的溫度達(dá)到1350°C。原料精煉完畢后提升澆注拔塞桿，使金屬液從澆注孔流下經(jīng)澆道 9澆注進(jìn)入模具11，啟動(dòng)控制電機(jī)15使冷卻底座14以5mm/h的速度向下移動(dòng)進(jìn)行定向凝固直到Sm2Co17永磁材料全部拉出保溫機(jī)構(gòu)。降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度950°C，并將Sm2Co17永磁材料以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理lh。以500mm/h的速度將 Sm2Co17永磁材料拉出保溫機(jī)構(gòu)2，降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度600°C，再將Sm2Co17 永磁材料以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理2h。最后得到具有均勻柱狀晶結(jié)構(gòu)的 Sm2Co17永磁材料。
實(shí)施例9 將澆注拔塞桿6插入熔煉坩堝7底部的澆注孔內(nèi)，然后將純度不低于99. 5% Sm 和99. 5% Co按Sm2Co17 (原子比)12. 27kg裝入熔煉坩堝7內(nèi)。啟動(dòng)真空系統(tǒng)將真空度升至10_3Pa，充入0. 5atm的氬氣。啟動(dòng)電源對(duì)原料進(jìn)行加熱熔化，當(dāng)原料全部熔化后搖動(dòng)可升降測(cè)溫機(jī)構(gòu)手輪使測(cè)溫桿接觸金屬液進(jìn)行測(cè)溫，并調(diào)整感應(yīng)電源功率使熔煉溫度達(dá)到 1350°C。將可移動(dòng)水冷環(huán)13調(diào)至距離定向凝固固液界面下端90mm處，使定向凝固過(guò)程中固液界面溫度梯度為291. 600C /cm。啟動(dòng)控制電機(jī)15，將模具11升至保溫機(jī)構(gòu)2，并啟動(dòng)冷卻底座及可移動(dòng)水冷環(huán)循環(huán)水。同時(shí)啟動(dòng)保溫機(jī)構(gòu)2內(nèi)石墨電阻發(fā)熱體10電源進(jìn)行加熱，使模具11的溫度達(dá)到1350°C。原料精煉完畢后提升澆注拔塞桿，使金屬液從澆注孔流下經(jīng)澆道9澆注進(jìn)入模具11，啟動(dòng)控制電機(jī)15使冷卻底座14以270mm/h的速度向下移動(dòng)進(jìn)行定向凝固直到Sm2Co1P^磁材料全部拉出保溫機(jī)構(gòu)。降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度950°C，并將Sm2Co17永磁材料以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理lh。以500mm/ h的速度將Sm2Co17永磁材料拉出保溫機(jī)構(gòu)2，降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度600°C， 再將Sm2Co17永磁材料以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理2h。最后得到具有均勻柱狀晶結(jié)構(gòu)的Sm2Co17永磁材料。
實(shí)施例10 將澆注拔塞桿6插入熔煉坩堝7底部的澆注孔內(nèi)，然后將純度不低于99. 5% Sm 和99. 5% Co按SmCo5 (原子比)13. 04kg裝入熔煉坩堝7內(nèi)。啟動(dòng)真空系統(tǒng)將真空度升至10_3Pa，充入0. 5atm的氬氣。啟動(dòng)電源對(duì)原料進(jìn)行加熱熔化，當(dāng)原料全部熔化后搖動(dòng)可升降測(cè)溫機(jī)構(gòu)手輪使測(cè)溫桿接觸金屬液進(jìn)行測(cè)溫，并調(diào)整感應(yīng)電源功率使熔煉溫度達(dá)到 13900C。將可移動(dòng)水冷環(huán)13調(diào)至距離定向凝固固液界面下端IOmm處，使定向凝固過(guò)程中固液界面溫度梯度為500°C /cm。啟動(dòng)控制電機(jī)15，將模具11升至保溫機(jī)構(gòu)2，并啟動(dòng)冷卻底座及可移動(dòng)水冷環(huán)循環(huán)水。同時(shí)啟動(dòng)保溫機(jī)構(gòu)2內(nèi)石墨電阻發(fā)熱體10電源進(jìn)行加熱，使模具11的溫度達(dá)到1390°C。原料精煉完畢后提升澆注拔塞桿，使金屬液從澆注孔流下經(jīng)澆道 9澆注進(jìn)入模具11，啟動(dòng)控制電機(jī)15使冷卻底座14以500mm/h的速度向下移動(dòng)進(jìn)行定向凝固直到SmCo5永磁材料全部拉出保溫機(jī)構(gòu)。降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度920°C， 并將SmCo5永磁材料以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理1. 5h。以500mm/h的速度將SmCo5永磁材料拉出保溫機(jī)構(gòu)2，降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度580°C，再將SmCo5 永磁材料以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理2. 5h。最后得到具有均勻柱狀晶結(jié)構(gòu)的SmCo5永磁材料。
實(shí)施例11 將澆注拔塞桿6插入熔煉坩堝7底部的澆注孔內(nèi)，然后將純度不低于99. 5% Sm 和99. 5% Co按SmCo5 (原子比)11. 46kg裝入熔煉坩堝7內(nèi)。啟動(dòng)真空系統(tǒng)將真空度升至10_3Pa，充入0. 5atm的氬氣。啟動(dòng)電源對(duì)原料進(jìn)行加熱熔化，當(dāng)原料全部熔化后搖動(dòng)可升降測(cè)溫機(jī)構(gòu)手輪使測(cè)溫桿接觸金屬液進(jìn)行測(cè)溫，并調(diào)整感應(yīng)電源功率使熔煉溫度達(dá)到 1390°C。將可移動(dòng)水冷環(huán)13調(diào)至距離定向凝固固液界面下端200mm處，使定向凝固過(guò)程中固液界面溫度梯度為5°C /cm。啟動(dòng)控制電機(jī)15，將模具11升至保溫機(jī)構(gòu)2，并啟動(dòng)冷卻底座及可移動(dòng)水冷環(huán)循環(huán)水。同時(shí)啟動(dòng)保溫機(jī)構(gòu)2內(nèi)石墨電阻發(fā)熱體10電源進(jìn)行加熱，使模具11的溫度達(dá)到1390°C。原料精煉完畢后提升澆注拔塞桿，使金屬液從澆注孔流下經(jīng)澆道 9澆注進(jìn)入模具11，啟動(dòng)控制電機(jī)15使冷卻底座14以5mm/h的速度向下移動(dòng)進(jìn)行定向凝固直到SmCo5永磁材料全部拉出保溫機(jī)構(gòu)。降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度920°C，并將SmCo5永磁材料以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理1. 5h。以500mm/h的速度將 SmCo5永磁材料拉出保溫機(jī)構(gòu)2，降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度580°C，再將SmCo5永磁材料以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理2. 5h。最后得到具有均勻柱狀晶結(jié)構(gòu)的 SmCo5永磁材料。
實(shí)施例12 將澆注拔塞桿6插入熔煉坩堝7底部的澆注孔內(nèi)，然后將純度不低于99. 5% Sm 和99. 5% Co按SmCo5 (原子比)12. 72kg裝入熔煉坩堝7內(nèi)。啟動(dòng)真空系統(tǒng)將真空度升至10_3Pa，充入0. 5atm的氬氣。啟動(dòng)電源對(duì)原料進(jìn)行加熱熔化，當(dāng)原料全部熔化后搖動(dòng)可升降測(cè)溫機(jī)構(gòu)手輪使測(cè)溫桿接觸金屬液進(jìn)行測(cè)溫，并調(diào)整感應(yīng)電源功率使熔煉溫度達(dá)到 1390°C。將可移動(dòng)水冷環(huán)13調(diào)至距離定向凝固固液界面下端160mm處，使定向凝固過(guò)程中固液界面溫度梯度為109. 250C /cm。啟動(dòng)控制電機(jī)15，將模具11升至保溫機(jī)構(gòu)2，并啟動(dòng)冷卻底座及可移動(dòng)水冷環(huán)循環(huán)水。同時(shí)啟動(dòng)保溫機(jī)構(gòu)2內(nèi)石墨電阻發(fā)熱體10電源進(jìn)行加熱，使模具11的溫度達(dá)到1390°C。原料精煉完畢后提升澆注拔塞桿，使金屬液從澆注孔流下經(jīng)澆道9澆注進(jìn)入模具11，啟動(dòng)控制電機(jī)15使冷卻底座14以310mm/h的速度向下移動(dòng)進(jìn)行定向凝固直到SmCo5永磁材料全部拉出保溫機(jī)構(gòu)。降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度920°C，并將SmCo5永磁材料以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理1. 5h。以500mm/h的速度將SmCo5永磁材料拉出保溫機(jī)構(gòu)2，降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度580°C，再將SmCo5永磁材料以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理2. 5h。最后得到具有均勻柱狀晶結(jié)構(gòu)的SmCo5永磁材料。
實(shí)施例13 將澆注拔塞桿6插入熔煉坩堝7底部的澆注孔內(nèi)，然后將成分(重量百分比)為C 0.04，B 0. 005, Cr 9. 03，Co 4. 52，Al 5. 5, Mo 3. 02，Nb 2. 15, W 3. 22，Ni 余的原料 9. 61kg 裝入熔煉坩堝7內(nèi)。啟動(dòng)真空系統(tǒng)將真空度升至10_3Pa，充入0.5atm的氬氣。啟動(dòng)電源對(duì)原料進(jìn)行加熱熔化，當(dāng)原料全部熔化后搖動(dòng)可升降測(cè)溫機(jī)構(gòu)手輪使測(cè)溫桿接觸金屬液進(jìn)行測(cè)溫，并調(diào)整感應(yīng)電源功率使熔煉溫度達(dá)到1550°C。將可移動(dòng)水冷環(huán)13調(diào)至距離定向凝固固液界面下端IOmm處，使定向凝固過(guò)程中固液界面溫度梯度為500°C /cm。啟動(dòng)控制電機(jī) 15，將模具11升至保溫機(jī)構(gòu)2，并啟動(dòng)冷卻底座及可移動(dòng)水冷環(huán)循環(huán)水。同時(shí)啟動(dòng)保溫機(jī)構(gòu)2內(nèi)石墨電阻發(fā)熱體10電源進(jìn)行加熱，使模具11的溫度達(dá)到1450°C。原料精煉完畢后提升澆注拔塞桿，使金屬液從澆注孔流下經(jīng)澆道9澆注進(jìn)入模具11，啟動(dòng)控制電機(jī)15使冷卻底座14以500mm/h的速度向下移動(dòng)進(jìn)行定向凝固直到鎳基高溫合金全部拉出保溫機(jī)構(gòu)。 降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度1220°C并將鎳基高溫合金以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理3h。以500mm/h的速度將鎳基高溫合金拉出保溫機(jī)構(gòu)2，降低保溫機(jī)構(gòu) 2的溫度至熱處理溫度1050°C，再將鎳基高溫合金以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理3h。最后以500mm/h的速度將鎳基高溫合金拉出保溫機(jī)構(gòu)2，降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度850°C，再將鎳基高溫合金以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理24h， 爐冷至室溫得到具有均勻柱狀晶結(jié)構(gòu)的鎳基高溫合金。
實(shí)施例14 將澆注拔塞桿6插入熔煉坩堝7底部的澆注孔內(nèi)，然后將成分(重量百分比)為C 0.04，B 0. 005, Cr 9. 03，Co 4. 52，Al 5. 5, Mo 3. 02，Nb 2. 15, W 3. 22，Ni 余的原料 12. 49kg 裝入熔煉坩堝7內(nèi)。啟動(dòng)真空系統(tǒng)將真空度升至10_3Pa，充入0.5atm的氬氣。啟動(dòng)電源對(duì)原料進(jìn)行加熱熔化，當(dāng)原料全部熔化后搖動(dòng)可升降測(cè)溫機(jī)構(gòu)手輪使測(cè)溫桿接觸金屬液進(jìn)行測(cè)溫，并調(diào)整感應(yīng)電源功率使熔煉溫度達(dá)到1550°C。將可移動(dòng)水冷環(huán)13調(diào)至距離定向凝固固液界面下端200mm處，使定向凝固過(guò)程中固液界面溫度梯度為5°C/cm。啟動(dòng)控制電機(jī) 15，將模具11升至保溫機(jī)構(gòu)2，并啟動(dòng)冷卻底座及可移動(dòng)水冷環(huán)循環(huán)水。同時(shí)啟動(dòng)保溫機(jī)構(gòu) 2內(nèi)石墨電阻發(fā)熱體10電源進(jìn)行加熱，使模具11的溫度達(dá)到1450°C。原料精煉完畢后提升澆注拔塞桿，使金屬液從澆注孔流下經(jīng)澆道9澆注進(jìn)入模具11，啟動(dòng)控制電機(jī)15使冷卻底座14以5mm/h的速度向下移動(dòng)進(jìn)行定向凝固直到鎳基高溫合金全部拉出保溫機(jī)構(gòu)。降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度1220°C并將鎳基高溫合金以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理3h。以500mm/h的速度將鎳基高溫合金拉出保溫機(jī)構(gòu)2，降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度1050°C，再將鎳基高溫合金以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理 3h。最后以500mm/h的速度將鎳基高溫合金拉出保溫機(jī)構(gòu)2，降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度850°C，再將鎳基高溫合金以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理24h，爐冷至室溫得到具有均勻柱狀晶結(jié)構(gòu)的鎳基高溫合金。
實(shí)施例15 將澆注拔塞桿6插入熔煉坩堝7底部的澆注孔內(nèi)，然后將成分(重量百分比)為C0. 04，B 0. 005, Cr 9. 03，Co 4. 52，Al 5. 5，Mo 3. 02，Nb 2. 15, W 3. 22，Ni 余的原料 15. 62kg 裝入熔煉坩堝7內(nèi)。啟動(dòng)真空系統(tǒng)將真空度升至10W_3a，充入0.5atm的氬氣。啟動(dòng)電源對(duì)原料進(jìn)行加熱熔化，當(dāng)原料全部熔化后搖動(dòng)可升降測(cè)溫機(jī)構(gòu)手輪使測(cè)溫桿接觸金屬液進(jìn)行測(cè)溫，并調(diào)整感應(yīng)電源功率使熔煉溫度達(dá)到1550°C。將可移動(dòng)水冷環(huán)13調(diào)至距離定向凝固固液界面下端140mm處，使定向凝固過(guò)程中固液界面溫度梯度為161. 35°C /cm。啟動(dòng)控制電機(jī)15，將模具11升至保溫機(jī)構(gòu)2，并啟動(dòng)冷卻底座及可移動(dòng)水冷環(huán)循環(huán)水。同時(shí)啟動(dòng)保溫機(jī)構(gòu)2內(nèi)石墨電阻發(fā)熱體10電源進(jìn)行加熱，使模具11的溫度達(dá)到1450°C。原料精煉完畢后提升澆注拔塞桿，使金屬液從澆注孔流下經(jīng)澆道9澆注進(jìn)入模具11，啟動(dòng)控制電機(jī)15 使冷卻底座14以180mm/h的速度向下移動(dòng)進(jìn)行定向凝固直到鎳基高溫合金全部拉出保溫機(jī)構(gòu)。降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度1220°C并將鎳基高溫合金以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理3h。以500mm/h的速度將鎳基高溫合金拉出保溫機(jī)構(gòu)2，降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度1050°C，再將鎳基高溫合金以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理3h。最后以500mm/h的速度將鎳基高溫合金拉出保溫機(jī)構(gòu)2，降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度850°C，再將鎳基高溫合金以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理 24h，爐冷至室溫得到具有均勻柱狀晶結(jié)構(gòu)的鎳基高溫合金。
實(shí)施例I6 將澆注拔塞桿6插入熔煉坩堝7底部的澆注孔內(nèi)，然后將成分(重量百分比)為 C 0. 45，Al 0. 8，Zr 0. 15，Ni 11, Cr 25，W 7. 5，Mo 0. 2，Ti 0. 15，Co 余的原料 9. 39kg 裝入熔煉坩堝7內(nèi)。啟動(dòng)真空系統(tǒng)將真空度升至10_3Pa，充入0. 5atm的氬氣。啟動(dòng)電源對(duì)原料進(jìn)行加熱熔化，當(dāng)原料全部熔化后搖動(dòng)可升降測(cè)溫機(jī)構(gòu)手輪使測(cè)溫桿接觸金屬液進(jìn)行測(cè)溫，并調(diào)整感應(yīng)電源功率使熔煉溫度達(dá)到1500°C。將可移動(dòng)水冷環(huán)13調(diào)至距離定向凝固固液界面下端IOmm處，使定向凝固過(guò)程中固液界面溫度梯度為500°C /cm。啟動(dòng)控制電機(jī)15， 將模具11升至保溫機(jī)構(gòu)2，并啟動(dòng)冷卻底座及可移動(dòng)水冷環(huán)循環(huán)水。同時(shí)啟動(dòng)保溫機(jī)構(gòu)2 內(nèi)石墨電阻發(fā)熱體10電源進(jìn)行加熱，使模具11的溫度達(dá)到1500°C。原料精煉完畢后提升澆注拔塞桿，使金屬液從澆注孔流下經(jīng)澆道9澆注進(jìn)入模具11，啟動(dòng)控制電機(jī)15使冷卻底座14以500mm/h的速度向下移動(dòng)進(jìn)行定向凝固直到鈷基高溫合金全部拉出保溫機(jī)構(gòu)。降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度800°C并將鈷基高溫合金以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理2. 5h，最后得到具有均勻柱狀晶結(jié)構(gòu)的鈷基高溫合金。
實(shí)施例17 將澆注拔塞桿6插入熔煉坩堝7底部的澆注孔內(nèi)，然后將成分(重量百分比)為 C 0. 45，Al 0. 8，Zr 0. 15，Ni 11, Cr 25，W 7. 5，Mo 0. 2，Ti 0. 15，Co 余的原料 13. 47kg 裝入熔煉坩堝7內(nèi)。啟動(dòng)真空系統(tǒng)將真空度升至10_3Pa，充入0. 5atm的氬氣。啟動(dòng)電源對(duì)原料進(jìn)行加熱熔化，當(dāng)原料全部熔化后搖動(dòng)可升降測(cè)溫機(jī)構(gòu)手輪使測(cè)溫桿接觸金屬液進(jìn)行測(cè)溫，并調(diào)整感應(yīng)電源功率使熔煉溫度達(dá)到1500°C。將可移動(dòng)水冷環(huán)13調(diào)至距離定向凝固固液界面下端200mm處，使定向凝固過(guò)程中固液界面溫度梯度為5°C /cm。啟動(dòng)控制電機(jī)15， 將模具11升至保溫機(jī)構(gòu)2，并啟動(dòng)冷卻底座及可移動(dòng)水冷環(huán)循環(huán)水。同時(shí)啟動(dòng)保溫機(jī)構(gòu)2 內(nèi)石墨電阻發(fā)熱體10電源進(jìn)行加熱，使模具11的溫度達(dá)到1500°C。原料精煉完畢后提升澆注拔塞桿，使金屬液從澆注孔流下經(jīng)澆道9澆注進(jìn)入模具11，啟動(dòng)控制電機(jī)15使冷卻底座14以5mm/h的速度向下移動(dòng)進(jìn)行定向凝固直到鈷基高溫合金全部拉出保溫機(jī)構(gòu)。降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度800°C并將鈷基高溫合金以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理2. 5h，最后得到具有均勻柱狀晶結(jié)構(gòu)的鈷基高溫合金。
實(shí)施例18 將澆注拔塞桿6插入熔煉坩堝7底部的澆注孔內(nèi)，然后將成分(重量百分比)為 C 0. 45，Al 0. 8，Zr 0. 15，Ni 11, Cr 25，W 7. 5，Mo 0. 2，Ti 0. 15，Co 余的原料 15. 36kg 裝入熔煉坩堝7內(nèi)。啟動(dòng)真空系統(tǒng)將真空度升至10_3Pa，充入0. 5atm的氬氣。啟動(dòng)電源對(duì)原料進(jìn)行加熱熔化，當(dāng)原料全部熔化后搖動(dòng)可升降測(cè)溫機(jī)構(gòu)手輪使測(cè)溫桿接觸金屬液進(jìn)行測(cè)溫，并調(diào)整感應(yīng)電源功率使熔煉溫度達(dá)到1500°C。將可移動(dòng)水冷環(huán)13調(diào)至距離定向凝固固液界面下端50mm處，使定向凝固過(guò)程中固液界面溫度梯度為395. 80°C /cm。啟動(dòng)控制電機(jī)15，將模具11升至保溫機(jī)構(gòu)2，并啟動(dòng)冷卻底座及可移動(dòng)水冷環(huán)循環(huán)水。同時(shí)啟動(dòng)保溫機(jī)構(gòu)2內(nèi)石墨電阻發(fā)熱體10電源進(jìn)行加熱，使模具11的溫度達(dá)到1500°C。原料精煉完畢后提升澆注拔塞桿，使金屬液從澆注孔流下經(jīng)澆道9澆注進(jìn)入模具11，啟動(dòng)控制電機(jī)15使冷卻底座14以400mm/h的速度向下移動(dòng)進(jìn)行定向凝固直到鈷基高溫合金全部拉出保溫機(jī)構(gòu)。降低保溫機(jī)構(gòu)2的溫度至熱處理溫度800°C并將鈷基高溫合金以500mm/h的速度送回保溫機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱處理2. 5h，最后得到具有均勻柱狀晶結(jié)構(gòu)的鈷基高溫合金。
實(shí)施例19 將澆注拔塞桿6插入熔煉坩堝7底部的澆注孔內(nèi)，然后將成分(重量百分比)為 Si 0. 29，MnO. 70，P0. 03，S 0. 02，Cr 17. 47，C 0. 07，Ni 9. 27，Ti 0. 06 的 lCrl8Ni9Ti 不銹鋼原料15. 33kg裝入熔煉坩堝7內(nèi)。啟動(dòng)真空系統(tǒng)將真空度升至10_3Pa，充入0. 5atm的氬氣。啟動(dòng)電源對(duì)原料進(jìn)行加熱熔化，當(dāng)原料全部熔化后搖動(dòng)可升降測(cè)溫機(jī)構(gòu)手輪使測(cè)溫桿接觸金屬液進(jìn)行測(cè)溫，并調(diào)整感應(yīng)電源功率使熔煉溫度達(dá)到1550°C。將可移動(dòng)水冷環(huán)13調(diào)至距離定向凝固固液界面下端IOmm處，使定向凝固過(guò)程中固液界面溫度梯度為500°C /cm。 啟動(dòng)控制電機(jī)15，將模具11升至保溫機(jī)構(gòu)2，并啟動(dòng)冷卻底座及可移動(dòng)水冷環(huán)循環(huán)水。同時(shí)啟動(dòng)保溫機(jī)構(gòu)2內(nèi)石墨電阻發(fā)熱體10電源進(jìn)行加熱，使模具11的溫度達(dá)到1550°C。原料精煉完畢后提升澆注拔塞桿，使金屬液從澆注孔流下經(jīng)澆道9澆注進(jìn)入模具11，啟動(dòng)控制電機(jī)15使冷卻底座14以500mm/h的速度向下移動(dòng)進(jìn)行定向凝固直到lCrl8Ni9Ti不銹鋼材料全部拉出保溫機(jī)構(gòu)，即得到具有均勻柱狀晶結(jié)構(gòu)的ICrlSMOTi不銹鋼材料。
實(shí)施例20 將澆注拔塞桿6插入熔煉坩堝7底部的澆注孔內(nèi)，然后將成分(重量百分比)為 SiO. 29，Mn 0. 70，P 0. 03，S 0. 02，Cr 17. 47，CO. 07，Ni 9. 27，TiO. 06 的 lCrl8Ni9Ti 不銹鋼原料13. 57kg裝入熔煉坩堝7內(nèi)。啟動(dòng)真空系統(tǒng)將真空度升至10_3Pa，充入0. 5atm的氬氣。啟動(dòng)電源對(duì)原料進(jìn)行加熱熔化，當(dāng)原料全部熔化后搖動(dòng)可升降測(cè)溫機(jī)構(gòu)手輪使測(cè)溫桿接觸金屬液進(jìn)行測(cè)溫，并調(diào)整感應(yīng)電源功率使熔煉溫度達(dá)到1550°C。將可移動(dòng)水冷環(huán)13調(diào)至距離定向凝固固液界面下端200mm處，使定向凝固過(guò)程中固液界面溫度梯度為5°C/cm。 啟動(dòng)控制電機(jī)15，將模具11升至保溫機(jī)構(gòu)2，并啟動(dòng)冷卻底座及可移動(dòng)水冷環(huán)循環(huán)水。同時(shí)啟動(dòng)保溫機(jī)構(gòu)2內(nèi)石墨電阻發(fā)熱體10電源進(jìn)行加熱，使模具11的溫度達(dá)到1550°C。原料精煉完畢后提升澆注拔塞桿，使金屬液從澆注孔流下經(jīng)澆道9澆注進(jìn)入模具11，啟動(dòng)控制電機(jī)15使冷卻底座14以5mm/h的速度向下移動(dòng)進(jìn)行定向凝固直到lCrl8Ni9Ti不銹鋼材料全部拉出保溫機(jī)構(gòu)，即得到具有均勻柱狀晶結(jié)構(gòu)的ICrlSMOTi不銹鋼材料。
實(shí)施例21 將澆注拔塞桿6插入熔煉坩堝7底部的澆注孔內(nèi)，然后將成分(重量百分比)為Si 0. 29，MnO. 70，P 0. 03，S 0. 02，Cr 17. 47，C 0. 07，Ni 9. 27，TiO. 06 的 lCrl8Ni9Ti 不銹鋼原料13. 68kg裝入熔煉坩堝7內(nèi)。啟動(dòng)真空系統(tǒng)將真空度升至10_3Pa，充入0. 5atm 的氬氣。啟動(dòng)電源對(duì)原料進(jìn)行加熱熔化，當(dāng)原料全部熔化后搖動(dòng)可升降測(cè)溫機(jī)構(gòu)手輪使測(cè)溫桿接觸金屬液進(jìn)行測(cè)溫，并調(diào)整感應(yīng)電源功率使熔煉溫度達(dá)到1550°C。將可移動(dòng)水冷環(huán)13調(diào)至距離定向凝固固液界面下端IOOmm處，使定向凝固過(guò)程中固液界面溫度梯度為 265. 550C /cm。啟動(dòng)控制電機(jī)15，將模具11升至保溫機(jī)構(gòu)2，并啟動(dòng)冷卻底座及可移動(dòng)水冷環(huán)循環(huán)水。同時(shí)啟動(dòng)保溫機(jī)構(gòu)2內(nèi)石墨電阻發(fā)熱體10電源進(jìn)行加熱，使模具11的溫度達(dá)到1550°C。原料精煉完畢后提升澆注拔塞桿，使金屬液從澆注孔流下經(jīng)澆道9澆注進(jìn)入模具11，啟動(dòng)控制電機(jī)15使冷卻底座14以500mm/h的速度向下移動(dòng)進(jìn)行定向凝固直到 ICrlSNiOTi不銹鋼材料全部拉出保溫機(jī)構(gòu)，即得到具有均勻柱狀晶結(jié)構(gòu)的ICrlSNiOTi不銹鋼材料。
權(quán)利要求
1.一種可控溫度梯度定向凝固裝置，其特征是由熔煉機(jī)構(gòu)(1)、保溫機(jī)構(gòu)(2)和下拉機(jī) 構(gòu)(3)組成；熔煉機(jī)構(gòu)(1)是由上部的爐蓋(5)和可升降金屬液測(cè)溫機(jī)構(gòu)(4)、內(nèi)部的熔煉 坩堝⑵和感應(yīng)線圈⑶及澆注拔塞桿(6)、底部的澆道(9)構(gòu)成；保溫機(jī)構(gòu)(2)是由模具 (11)及模具外側(cè)石墨電阻發(fā)熱體(10)和發(fā)熱體底部保溫?fù)醢?12)組成；下拉機(jī)構(gòu)(3)是 由模具(11)外側(cè)可移動(dòng)水冷環(huán)(13)及底部冷卻底座(14)和控制電機(jī)(15)構(gòu)成。
2.—種可控溫度梯度定向凝固方法，其特征是利用權(quán)利要求1所述定向凝固裝置，通 過(guò)調(diào)整可移動(dòng)冷卻環(huán)(13)與固液界面的相對(duì)位置，對(duì)凝固過(guò)程中固液界面溫度梯度進(jìn)行 控制，冷卻環(huán)與固液界面在10-200mm能夠調(diào)控，固液界面溫度梯度在5-500°C /cm能夠調(diào) 控，定向凝固速度5-500mm/h ；熔煉、定向凝固、熱處理在一臺(tái)設(shè)備上完成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可控溫度梯度定向凝固方法，其特征是包括下述步驟1)、將澆注拔塞桿(6)插入熔煉坩堝(7)底部的澆注孔內(nèi)，然后將具有目標(biāo)成分的定向 凝固原料裝入熔煉機(jī)構(gòu)(1)中的熔煉坩堝(7)內(nèi)；2)使裝置內(nèi)部處于真空或惰性氣體保護(hù)狀態(tài)；3)、啟動(dòng)電源對(duì)定向凝固原料進(jìn)行熔煉；4)、將可移動(dòng)水冷環(huán)(13)調(diào)至設(shè)定位置，啟動(dòng)控制電機(jī)(15)將模具(11)升入保溫機(jī)構(gòu)；5)、啟動(dòng)保溫機(jī)構(gòu)(2)內(nèi)石墨電阻發(fā)熱體(10)電源進(jìn)行加熱，使模具(11)溫度達(dá)到原 料熔點(diǎn)以上；6)、熔煉完畢后提升澆注拔塞桿(6)，使金屬液經(jīng)澆道(9)進(jìn)入模具(11)，啟動(dòng)控制電 機(jī)(15)，隨著冷卻底座(14)的向下移動(dòng)進(jìn)行定向凝固；7)、當(dāng)模具(11)全部拉出保溫機(jī)構(gòu)(2)后，將保溫機(jī)構(gòu)(2)的溫度調(diào)至熱處理溫度，再 將定向凝固材料上升至保溫機(jī)構(gòu)(2)內(nèi)進(jìn)行后續(xù)熱處理，熱處理后得到定向凝固材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可控溫度梯度定向凝固方法，其特征是該定向凝固方法 適用于制備具有磁晶各向異性的稀土超磁致伸縮材料、釹鐵硼永磁材料、釤鈷系永磁材料 及具有組織各向異性的高溫合金或具有組織各向異性的鋼鐵材料。
全文摘要
本發(fā)明屬于材料制備領(lǐng)域，提供了一種可控溫度梯度定向凝固裝置及方法，適用于制備具有磁各向異性及組織各向異性的材料。定向凝固裝置由熔煉、保溫、下拉機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成，熔煉、定向凝固、熱處理在一臺(tái)設(shè)備上完成。通過(guò)調(diào)整可移動(dòng)冷卻環(huán)(13)與固液界面的相對(duì)位置，對(duì)凝固過(guò)程中固液界面溫度梯度進(jìn)行控制，冷卻環(huán)與固液界面在10-200mm能夠調(diào)控，固液界面溫度梯度在5-500℃/cm能夠調(diào)控。本發(fā)明適用于制備具有磁晶各向異性的稀土超磁致伸縮材料、釹鐵硼永磁材料、釤鈷系永磁材料及具有組織各向異性的高溫合金、鋼鐵材料。本發(fā)明具有工藝穩(wěn)定、制備的定向凝固材料一致性好、成品率高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B22D27/04GK101844222SQ20101019443
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者張深根, 左志軍, 田建軍, 潘德安 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)