[发明专利]一种难熔高熵合金的定向凝固熔炼设备及熔炼方法

权利要求书

1.一种难熔高熵合金的定向凝固熔炼设备，包括石英玻璃管（5）、熔炼坩埚（2）、感应线圈（10）和熔炼电源（11），所述熔炼坩埚（2）内装有合金原料（1）并位于石英玻璃管（5）内部，所述感应线圈（10）与熔炼电源（11）连接并套设于石英玻璃管（5）外部并用于熔炼熔炼坩埚（2）内的合金原料（1），其特征在于：所述定向凝固熔炼设备还包括升降装置（15），所述感应线圈（10）与升降装置（15）连接并在升降装置（15）的驱动下沿石英玻璃管（5）上下升降。

2.根据权利要求1所述难熔高熵合金的定向凝固熔炼设备，其特征在于：所述升降装置（15）包括升降支架（151）、升降支杆（152）和驱动电机（153），所述升降支杆（152）连接于驱动电机（153）和升降支架（151）之间，所述升降支架（151）在驱动电机（153）的驱动下上下升降，所述感应线圈（10）与升降支架（151）连接固定。

3.根据权利要求2所述难熔高熵合金的定向凝固熔炼设备，其特征在于：所述熔炼坩埚（2）为柱状坩埚。

4.根据权利要求2所述难熔高熵合金的定向凝固熔炼设备，其特征在于：所述感应线圈（10）内设有中空通道，所述定向凝固熔炼设备还包括冷却水循环系统（16），冷却水循环系统（16）与感应线圈（10）的中空通道相连通，并提供循环冷却水至中空通道内。

5.根据权利要求1至4中任一项所述难熔高熵合金的定向凝固熔炼设备，其特征在于：所述定向凝固熔炼设备还包括测温装置（13）和计算机（14），所述测温装置（13）用于测量熔炼坩埚（2）内合金原料（1）的温度，所述计算机（14）与测温装置（13）相连并用于记录测温装置（13） 测量得到的温度数据。

6.根据权利要求1至4中任一项所述难熔高熵合金的定向凝固熔炼设备，其特征在于：所述定向凝固熔炼设备还包括保护气体源（9），所述石英玻璃管（5）设有进气口（8），所述保护气体源（9）与进气口（8）相连通并提供保护气体。

7.根据权利要求6所述难熔高熵合金的定向凝固熔炼设备，其特征在于：所述定向凝固熔炼设备还包括真空泵（12），所述石英玻璃管（5）设有抽气口（6），所述真空泵（12）与抽气口（6）相连通。

8.一种难熔高熵合金的定向凝固熔炼方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、将预处理后的合金原料（1）放置于熔炼坩埚（2）内并置于石英玻璃管（5）内，将石英玻璃管（5）内抽真空并充入保护气体；

S2、打开熔炼电源（11）熔化合金原料（1）后，再打开驱动电机（153）带动升降支架（151）上升，使感应线圈（10）以速度v₀自熔炼坩埚（2）下方向上移动，直至感应线圈（10）的底部移动到熔炼坩埚（2）上方或者熔化合金原料（1）上表面已经凝固，关闭熔炼电源（11），其中0＜v₀≤1.2mm/s；

S3、待石英玻璃管（5）冷却后取出熔炼坩埚（2），脱模，得到定向凝固的合金锭。

9.根据权利要求8所述的定向凝固熔炼方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述将石英玻璃管（5）内抽真空并充入保护气体具体包括以下步骤：

S1-1、打开真空泵（12）将石英玻璃管（5）抽真空至压强达到-0.099MPa以下，打开保护气体源（9）向石英玻璃管（5）内通入保护气体，关闭真空泵（12）与石英玻璃管（5）之间的阀门，待石英玻璃管（5）气压接近外界大气压后打开真空泵（12）与石英玻璃管（5）之间的阀门，抽石英玻璃管（5）气压达-0.099MPa；

S1-2、重复步骤S1-1 2次以上；

S1-3、继续以预设流量向石英玻璃管（5）内通入保护气体，同时真空泵（12）对石英玻璃管（5）抽真空，即保持石英玻璃管（5）内压力不变并且保护气体是流动的。

10.根据权利要求8所述的定向凝固熔炼方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述预处理具体包括以下步骤：将合金原料（1）进行电弧熔炼得到完全合金化的合金锭，再将合金化的合金锭加工成预设尺寸，得到预处理后的合金原料（1）。