[发明专利]一种镁锂合金铸锭制备装置及方法

说明书

一种镁锂合金铸锭制备装置及方法，属于镁锂合金铸锭制备领域。该装置包括方炉、坩埚、坩埚盖和熔体流道装置；所述的方炉为密闭结构，坩埚设置于方炉内，坩埚盖和坩埚相配合，熔体流道装置设置在坩埚的出流口处；装置还包括加锂装置，加锂装置设置在坩埚盖上。该方法通过气氛保护，将金属锂放入坩埚中，熔炼、精炼、铸造，得到镁锂合金铸锭。该铸锭制备方法可实现镁锂合金大体积熔体的熔炼与铸造，获得高洁净度的镁合金铸锭，同时具有生产效率高、安全性较高、易实现工业化生产等特点。

技术领域

本发明涉及镁锂合金铸锭制备技术领域，特别涉及一种镁锂合金铸锭制备装置及方法。

背景技术

镁锂合金是迄今最轻的金属结构材料，具有很高的比强度、比刚度，同时具有较高的弹性模量、良好的减振性能和抗高能粒子穿透能力，且在低温下具有高强度和高断裂韧性，因而受到航空航天及兵器工业部门的广泛关注。

镁锂合金在铸锭制备过程中，熔体保护非常困难，构成镁锂合金的金属镁和锂在熔融状态均易与空气中的氧气发生化学反应而导致金属剧烈氧化与燃烧，且金属锂与炉衬材料在高温下易发生置换反应而导致熔体纯净度降低。同时，镁锂合金熔体易与水蒸气发生反应而导致熔体爆炸，在铸锭制备时也非常危险。由于熔体表面张力小，铸造时熔体表面的氧化膜在结晶器壁与结晶凝壳之间易产生塞积或漏流而无法连续铸造。因此，为保证熔铸过程的顺利进行，镁锂合金一般均采用真空熔炼与铸造，但真空条件下难以实现大体积熔体的熔炼和大规格铸锭的铸造，而大气条件下熔铸镁锂合金往往通过熔剂保护方式隔离空气，但目前的LiCl+LiF+LiBr体系熔剂保护效果不理想，且导致随之而来的熔剂分离与熔体净化问题。因此，大规格、高质量镁锂合金铸造坯料的制备新方法与新装置的开发是降低镁锂合金制备成本以及实现工业化规模应用的重要前提。

发明内容

针对现在镁锂合金铸锭制备存在的上述问题，本发明提供一种镁锂合金铸锭制备装置及方法，尤其涉及镁锂合金铸锭熔铸装置与方法，本发明通过设计的加锂装置使金属锂安全无烧损地送入熔体当中；通过实时观测测压表与电偶表可随时调控氩气流量和熔体加热温度；通过设计的熔体流道装置可实时控制熔体流速与温度。该铸锭制备方法可实现镁锂合金从加料、熔炼、精炼和铸造全过程在正压保护气氛下进行。通过上述技术特点可实现镁锂合金熔体的大体积熔炼与铸造，获得高洁净度的镁合金铸锭，同时具有生产效率高、安全性较高、易实现工业化生产等特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种镁锂合金铸锭制备装置，包括方炉、坩埚、坩埚盖和熔体流道装置；

所述的方炉为密闭结构，坩埚设置于方炉内，坩埚盖和坩埚相配合，熔体流道装置设置在坩埚的出流口处；

所述的熔体流道装置包括出流管、出流管加热套、热电偶、氩气包、塞棒和塞棒压把；

所述的出流管加热套套装在出流管外侧、热电偶设置在出流管出口外侧，所述的氩气包设置在出流管出口一端，塞棒设置在出流管内，塞棒一端与坩埚的出流口相配合，塞棒另一端穿过氩气包和塞棒压把相连接。

所述的熔体流道装置还包括接口压套、出流管压紧杆和压把限位杆；熔体流道装置的出流管压紧杆和方炉的炉体相连接，出流管压紧杆通过接口压套固定在坩埚的出流口两侧，塞棒压把一端和设置在出流管外的压把限位杆一端相连接，压把限位杆另一端和出流管压紧杆配合。

所述的熔体流道装置中，所述的热电偶用于实时观测出料温度，所述的出流管加热套用于调控流道内熔体温度，所述的氩气包用于保护流道内熔体，所述的塞棒用于控制出流口中熔体流量大小，所述的压把限位杆和出流管压紧杆相互配合，用于对塞棒进行限位，所述的塞棒压把用于控制塞棒与出流口的配合程度。