[发明专利]一种采用电磁冷坩埚连续熔铸钛合金近单晶锭的方法

权利要求书

1.一种采用电磁冷坩埚连续熔铸钛合金近单晶锭的方法，其特征在于该方法的步骤如下：

步骤一、在冷坩埚电磁约束成形与定向凝固装置的炉体内抽真空，真空度为0.05～1Pa，后返冲氩气到300～400Pa；

步骤二、定向凝固装置内的水冷铜坩埚(2)的腔体内部设有钛铝合金料棒(1)，水冷铜坩埚(2)的外部设有感应线圈(3)，感应线圈(3)的匝数为(4)匝，线径为8mm，分布在水冷铜坩埚(2)的外表面上；

步骤三、钛铝合金料棒(1)在定向凝固装置的控制下进入感应线圈(3)的2～5mm处，抽拉棒(37)伸入水冷铜坩埚(2)腔体内48～49mm处，抽拉棒上端设有钛合金底料(35)，感应线圈(3)通入单相交流电，电源功率为50～56KW，通电时间20～30分钟；

步骤四、进行抽拉，在定向凝固装置的控制下抽拉棒(37)以2～8μm/s、上料棒36以2.2～10μm/s的速度都向下运动，钛合金料棒(1)的直径为23～28mm，送料速度＝抽拉速度×新形成料棒半径的平方÷送料棒半径的平方，当结晶体抽拉棒全部进入结晶器(9)内，结晶器(9)内装有低熔点合金冷却液(10)，冷却液(10)为三元合金液，新制备料棒抽拉20mm后，开始形成单晶，直到钛合金送料棒全部用完，新制备的为钛合金近单晶锭，近单晶锭组织为外层有1～2mm的多晶区，内部为一个晶粒，将外层加工后即得单晶锭。

2.根据权利要求1所述的一种采用电磁冷坩埚连续熔铸钛合金近单晶锭的方法，其特征在于钛合金底料(35)直径小于水冷坩埚(2)腔体直径，且钛合金底料(35)直径上部分为25～26mm，高度为20～20mm，下部分直径为29～29.5mm，高度为15～18mm。

3.根据权利要求1所述的一种采用电磁冷坩埚连续熔铸钛合金近单晶锭的方法，其特征在于钛合金料棒(1)直径小于水冷铜坩埚(2)的腔体直径，送料速度与抽拉速度严格匹配。

4.根据权利要求1所述的一种采用电磁冷坩埚连续熔铸钛合金近单晶锭的方法，其特征在于水冷铜坩埚(2)为内外通缝式分瓣结构，相邻两瓣之间的缝隙(34)的宽度L为0.3～0.8mm，缝隙(34)中填充绝缘材料，缝隙(34)的高度K为水冷铜坩埚高度H的三分之二至四分之三。

5.根据权利要求1所述的一种采用电磁冷坩埚连续熔铸钛合金近单晶锭的方法，其特征在于感应线圈(3)与水冷铜坩埚(2)之间的安装位置为：感应线圈(3)向水冷铜坩埚(2)不分缝区域以上延伸2～3mm距离处。

6.根据权利要求1所述的一种采用电磁冷坩埚连续熔铸钛合金近单晶锭的方法，其特征在于合金成分Ti6Al4V。

7.根据权利要求1所述的一种采用电磁冷坩埚连续熔铸钛合金近单晶锭的方法，其特征在于冷却液10为三元合金液由Ga、In和Sn组成，按重量Ga为25％、In为13％和Sn为62％。

8.根据权利要求1所述的一种采用电磁冷坩埚连续熔铸钛合金近单晶锭的方法，其特征在于合金成分为Ti6Al4V，在速度为8μm/s，功率为56KW的条件下20分钟进行抽拉，新制备料棒抽拉20mm后，开始形成近单晶。