向和徑向雜質(zhì)分布均勻，且保持了枝晶的定向生長特性。
【附圖說明】
[0022]圖1 cusp磁場(chǎng)磁力線分布示意圖；
[0023]圖2 cusp磁場(chǎng)徑向方向磁場(chǎng)強(qiáng)度示意圖；
[0024]圖3 cusp磁場(chǎng)軸向方向磁場(chǎng)強(qiáng)度示意圖；
[0025]圖4 cusp磁場(chǎng)中定向凝固裝置及樣品布置示意圖。
[0026]圖中附圖標(biāo)記代表:1_保溫層，2-石墨電阻，3-cusp磁體，4_液態(tài)金屬(Ga-1n-Sn)，5-進(jìn)水口，6-剛玉管，7-試樣液態(tài)部分，8-試樣固體部分，9-隔熱片，10-抽拉系統(tǒng)，11-出水口。
【具體實(shí)施方式】
[0027]參加圖4，本發(fā)明的控制鎳基高溫合金定向凝固組織的裝置實(shí)施例，包括兩個(gè)相同、且平面中心法線同軸、并分別通以大小相等方向相反直流電的線圈3，線圈3中間設(shè)有加熱爐，加熱爐分為上、下部分，上、下部分的分界線越過所述線圈3中心線并設(shè)有隔熱片9，上部分的爐壁為保溫層1，內(nèi)設(shè)帶有加熱電源的石墨電阻2，下部分為液態(tài)金屬腔，液態(tài)金屬腔設(shè)有進(jìn)、出水口 5、11，還設(shè)有氣氛保護(hù)系統(tǒng)，腔內(nèi)設(shè)有抽拉系統(tǒng)的活動(dòng)拉桿10，拉桿10的頂端連接剛玉管6，剛玉管6穿過所述隔熱片9的中心孔越過線圈3的中心線，剛玉管6內(nèi)越過中心線的為試樣液態(tài)部分7、處于中心線的為試樣固體部分8。
[0028]本發(fā)明的控制镲基高溫合金定向凝固組織的方法是:在定向凝固镲基高溫合金定向凝固組織時(shí)把液固界面固定在cusp磁場(chǎng)的幾何中心上。
[0029]所述組成cusp磁場(chǎng)的兩個(gè)線圈上下對(duì)稱布置，并分別通以大小相等和方向相反的直流電流，其磁力線在兩個(gè)線圈幾何中心縱軸和水平中心上下均對(duì)稱分布，在兩組線圈的中間空間的徑向和縱向上磁場(chǎng)強(qiáng)度為非均勻的分布。
[0030]所述的方法具體包括以下步驟:
[0031]SI，裝配樣品:將待定向凝固的樣品放在剛玉管6內(nèi)，固定在拉桿10上，調(diào)整樣品和加熱爐體的相對(duì)位置，使得樣品的固液界面位于cusp磁場(chǎng)的幾何中心上；
[0032]S2，加熱樣品:樣品裝配好后，打開設(shè)備循環(huán)水和氣氛保護(hù)系統(tǒng)，再打開加熱電源對(duì)石墨電阻2加熱，加熱到規(guī)定溫度；
[0033]S3，定向凝固:保溫一段時(shí)間，開啟抽拉控制系統(tǒng)，進(jìn)行定向凝固；
[0034]S4，定向凝固結(jié)束時(shí)，把樣品以高速拉入液體金屬冷卻池內(nèi)以完成淬火，關(guān)閉加熱爐電源，待冷卻到室溫，關(guān)閉控制氣氛和循環(huán)水系統(tǒng)，取出樣品。
[0035]本發(fā)明使用cusp磁場(chǎng)來控制定向凝固高溫合金的組織，實(shí)施時(shí)要確保定向凝固樣品的液固界面位于cusp磁場(chǎng)的幾何中心。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種控制高溫合金定向凝固組織的裝置，其特征是:包括兩個(gè)相同、且平面中心法線同軸、并分別通以大小相等方向相反直流電的線圈(3)，線圈中間設(shè)有加熱爐，加熱爐分為上、下部分，上、下部分的分界線越過所述線圈中心線并設(shè)有隔熱片(9)，上部分的爐壁為保溫層(1)，內(nèi)設(shè)帶有加熱電源的石墨電阻(2)，下部分為液態(tài)金屬腔，腔內(nèi)設(shè)有抽拉系統(tǒng)的活動(dòng)拉桿(10)，拉桿的頂端連接剛玉管(6)，剛玉管穿過隔熱片的中心孔越過線圈的中心線，剛玉管內(nèi)越過中心線的為試樣液態(tài)部分(7)、處于中心線的為試樣固體部分(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制高溫合金定向凝固組織的裝置，其特征是:所述的液態(tài)金屬腔設(shè)有進(jìn)、出水口(5、11);還設(shè)有氣氛保護(hù)系統(tǒng)。
3.一種控制高溫合金定向凝固組織的方法，其特征是:在定向凝固高溫合金定向凝固組織時(shí)把液固界面固定在cusp磁場(chǎng)的幾何中心上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制高溫合金定向凝固組織的方法，其特征是:所述組成cusp磁場(chǎng)的兩個(gè)線圈上下對(duì)稱布置，并分別通以大小相等和方向相反的直流電流，其磁力線在兩個(gè)線圈幾何中心縱軸和水平中心上下均對(duì)稱分布，在兩組線圈的中間空間的徑向和縱向上磁場(chǎng)強(qiáng)度為非均勻的分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的控制高溫合金定向凝固組織的方法，其特征是:所述的方法具體包括以下步驟: SI，裝配樣品，將待定向凝固的樣品放在剛玉管內(nèi)，固定在拉桿上，調(diào)整樣品和加熱爐體的相對(duì)位置，使得樣品的固液界面位于cusp磁場(chǎng)的幾何中心上； S2，加熱樣品，樣品裝配好后，打開設(shè)備循環(huán)水和氣氛保護(hù)系統(tǒng)，再打開加熱電源對(duì)石墨電阻加熱，加熱到規(guī)定溫度； S3，定向凝固，保溫一段時(shí)間，開啟抽拉控制系統(tǒng)，進(jìn)行定向凝固； S4，定向凝固結(jié)束時(shí)，把樣品以高速拉入液體金屬冷卻池內(nèi)以完成淬火，關(guān)閉加熱爐電源，待冷卻到室溫，關(guān)閉控制氣氛和循環(huán)水系統(tǒng)，取出樣品。
【專利摘要】控制高溫合金定向凝固組織的裝置和方法，裝置包括兩個(gè)相同、且平面中心法線同軸、并分別通以大小相等方向相反直流電的線圈(3)，線圈中間設(shè)有加熱爐，加熱爐分為上、下部分，上、下部分的分界線越過所述線圈中心線并設(shè)有隔熱片(9)，上部分的爐壁為保溫層(1)，內(nèi)設(shè)帶有加熱電源的石墨電阻(2)，下部分為液態(tài)金屬腔，腔內(nèi)設(shè)有抽拉系統(tǒng)的活動(dòng)拉桿(10)，拉桿的頂端連接剛玉管(6)，剛玉管穿過隔熱片的中心孔越過線圈的中心線，剛玉管內(nèi)越過中心線的為試樣液態(tài)部分(7)、處于中心線的為試樣固體部分(8)。本發(fā)明的裝置和方法，可在定向凝固中液固界面上不產(chǎn)生環(huán)狀的熱電磁力來破壞高溫合金定向生長特性又不破壞定向凝固的熱對(duì)稱性。
【IPC分類】C30B30-04, C30B11-00, C30B29-52
【公開號(hào)】CN104562181
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510007059
【發(fā)明人】鐘萬里, 任維麗, 梁永純, 聶銘, 黃豐, 張禮峰, 丁彪, 鐘云波, 雷作勝
【申請(qǐng)人】廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院, 上海大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月4日