[发明专利]一种多维度间接超声处理调控高熵合金组织与性能的方法和装置

权利要求书

1.一种多维度间接超声处理调控高熵合金组织与性能的方法，包括以下步骤：

将合金原料进行熔炼，得到合金熔体；

将所述合金熔体浇铸进入铸模中，进行冷却，得到高熵合金；所述浇铸包括：将所述合金熔体浇铸进入铸模中，待冷却曲线出现第一个拐点时，对所述铸模施加三维超声波；

在所述施加超声波过程中，保持合金熔体的空化声压稳定；

所述冷却包括：待所述铸模内合金熔体的温度降至合金固相线以下时停止施加超声波，然后自然冷却至室温；

所述铸模的材质为高温金属或陶瓷材料；所述高温金属包括Nb基高温合金、Mo基高温合金、Ta基高温合金、Re基高温合金、Hf基高温合金或W基高温合金；所述陶瓷材料包括石墨、氮化硼、碳化硅、氮化硅、氧化铝或氧化锆；所述铸模的物理参数满足：2πf_c＝k_c[E/(1+v)ρ]^1/2，f_c为铸模的固有频率，E为铸模的弹性模量，v为泊松比，ρ为铸模的密度，k_c为形状因子，其中17kHzf_c30kHz，k_c＝{0.5/[d³+(h+a+b)d²+(h²-ab-ah-bh)d+δ₀abh]}^1/2，d5×10^-3m，a为铸模内腔的长，b为铸模内腔的宽，h为铸模内腔的高，d为铸模的壁厚，δ₀为修正因子，与铸模材质有关，δ₀的取值范围为5～10；

所述高熵合金为FeNiCoCuAl双相高熵合金。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔炼的温度为合金液相线温度+200℃。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述浇铸前还包括：对铸模进行预热；所述预热的温度为400～1000℃。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三维超声波的频率独立为17～25kHz；所述三维超声波实际激发铸模内壁面有效振幅为10μm以上。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述施加超声波过程中，合金熔体的空化声压大于0.1MPa。

6.一种用于权利要求1～5任一项所述方法的装置，包括熔炼装置、凝固装置和检测部件；所述熔炼装置设置在凝固装置的上方；所述熔炼装置包括坩埚以及设置在所述坩埚外部的高频线圈；所述高频线圈与高频熔炼装置相连接；

所述凝固装置包括铸模以及设置在所述铸模侧壁的X轴反推杆、Y轴反推杆、X轴超声振动组件和Y轴超声振动组件；所述铸模为中空槽型结构；所述X轴超声振动组件和X轴反推杆相对设置；所述Y轴超声振动组件和Y轴反推杆相对设置；所述凝固装置还包括设置在所述铸模底部的Z轴超声振动组件；

所述检测部件包括声场检测波导杆、热电偶和计算机；所述声场检测波导杆的一端和热电偶的一端设置于所述铸模的中央；所述声场检测波导杆的另一端和热电偶的另一端分别与计算机连接。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括设置于所述坩埚内的钨铼热电偶；所述钨铼热电偶的一端与所述高频熔炼装置相连接。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述X轴反推杆和Y轴反推杆由在600℃时屈服强度高于100MPa的金属材料制成；所述X轴反推杆和Y轴反推杆的截面半径r与长度l满足公式：k_s＝(r/l²)^1/2，r为X轴反推杆或Y轴反推杆的截面半径，l为X轴反推杆或Y轴反推杆的长度；k_s为形状因子，满足公式：2πf_s＝s₀×k_s(E_s/ρ_s)^1/2，f_s为X轴反推杆或Y轴反推杆的固有频率，E_s为X轴反推杆或Y轴反推杆的弹性模量，ρ_s为X轴反推杆或Y轴反推杆的密度，s₀为修正因子，s₀的取值范围为0.5～1.5。