[发明专利]一种定向凝固铝镍钴磁性合金的冷坩埚

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷坩埚，具体涉及一种定向凝固铝镍钴磁性合金的冷坩埚。

背景技术

所谓定向凝固是在控制坯件内部传热、传质和流动的条件下，控制金属或晶体类材料沿固定生长方向进行凝固或者结晶的技术手段。定向凝固后金属的组织特征是与凝固热流方向相平行的一组平行柱状晶，如果能够适当控制晶粒的生长过程，例如抑制外来生核，则晶体可以长成只有一个晶粒的结晶组织，称为单晶体。由此可见定向凝固是在满足单向的热量和质量传递基本条件下的特殊的材料加工工艺。

永磁体合金呈现明显的磁各向异性，因此具有沿易磁化方向的定向凝固组织的永磁体磁性能较高，电磁冷坩埚定向凝固铝镍钴永磁合金，可以减少凝固过程中的氧化，形成明显的柱状晶，但磁性合金导热率较高，现有的冷坩埚在定向凝固磁性合金的时候，能量的利用率低，不能很好的对其侧向散热进行热补偿，造成柱状晶不连续。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的冷坩埚在定向凝固磁性合金的时候，能量的利用率低，不能很好的对其侧向散热进行热补偿，造成柱状晶不连续的问题，进而提供一种定向凝固铝镍钴磁性合金的冷坩埚。

本发明的技术方案是：一种定向凝固铝镍钴磁性合金的冷坩埚包括坩埚主体、进水管、出水管、感应线圈和八个冷却连接水管，坩埚主体包括上半体和下半体，上半体与下半体固接，所述感应线圈套装在上半体上，所述坩埚主体的横截面为圆环状的空腔体，上半体的外壁分割成八个截面为圆弧形花瓣状的柱体，八个截面为圆弧形花瓣状的柱体沿坩埚主体水平截面上的水平轴和垂直轴对称设置，水平轴和垂直轴的交点与坩埚主体水平截面上的中心重合，每相邻的两个截面为圆弧形花瓣状的柱体之间设有开缝，圆弧形花瓣状的柱体的圆弧半径R为9mm，开缝的开缝长度M为4mm，开缝的宽度W为0.5mm，每个截面为圆弧形花瓣状的柱体的内部设有通孔，下半体的上端面开设有四个弧形孔，每个弧形孔的两端各与一个相对应的通孔连通，每个通孔内装有一个冷却连接水管，八个冷却连接水管的第奇数个冷却连接水管与进水管连通，八个冷却连接水管的第偶数个冷却连接水管与出水管连通，坩埚主体的高度H为110mm-130mm，坩埚主体的壁厚N为12mm-15mm。

本发明与现有技术相比具有以下效果：1.本发明在每相邻的两个截面为圆弧形花瓣状的柱体之间设有开缝，可以更加有效的增加坩埚壁的透磁性，不但提高了能量的利用率，还便于熔体的加热和约束成形。2.本发明的开缝数目使得每个圆弧形花瓣状的柱体有足够的空间安装冷却连接水管，保证坩埚主体在工作时不会因自身的感应加热而熔化。3.本发明开缝的宽度使得透过坩埚主体的电磁场增加，提高了加热熔化和电磁约束的成形能力。4.本发明通过利用有限元软件(Ansys)计算，获得坩埚结构对坩埚内磁场的分布规律，并优化坩埚主体的高度、厚度和开缝形式，有效地提高了能量的利用率，使其达到60％以上。

附图说明

图1是本发明的整体结构主视图，图2是图1在A-A处的剖视图，图3是图2的B处放大图，图4是下半体的俯视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的一种定向凝固铝镍钴磁性合金的冷坩埚包括坩埚主体1、进水管2、出水管3、感应线圈5和八个冷却连接水管4，坩埚主体1包括上半体1-1和下半体1-2，上半体1-1与下半体1-2固接，所述感应线圈5套装在上半体1-1上，所述坩埚主体1的横截面为圆环状的空腔体，上半体1-1的外壁分割成八个截面为圆弧形花瓣状的柱体6，八个截面为圆弧形花瓣状的柱体6沿坩埚主体1水平截面上的水平轴和垂直轴对称设置，水平轴和垂直轴的交点与坩埚主体1水平截面上的中心重合，每相邻的两个截面为圆弧形花瓣状的柱体6之间设有开缝10，圆弧形花瓣状的柱体6的圆弧半径R为9mm，开缝10的开缝长度M为4mm，开缝10的宽度W为0.5mm，每个截面为圆弧形花瓣状的柱体6的内部设有通孔7，下半体1-2的上端面开设有四个弧形孔8，每个弧形孔8的两端各与一个相对应的通孔7连通，每个通孔7内装有一个冷却连接水管4，八个冷却连接水管4的第奇数个冷却连接水管4与进水管2连通，八个冷却连接水管4的第偶数个冷却连接水管4与出水管3连通，坩埚主体1的高度H为110mm-130mm，坩埚主体1的壁厚N为12mm-15mm。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的上半体1-1的高度D为85mm-105mm。如此设置，使得铝镍钴磁性合金的固液界面位置接近线圈磁场最大处，此时，能量的利用率最佳。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。