[发明专利]利用离心浇铸高通量制备样品的设备及方法

摘要

本发明公开了一种具有阶梯形结构型腔的模具、模具组合、高通量制备宽冷速范围样品的装置和方法，料锭由送料装置控制，在熔炼过程中逐一进入受热区域融化，导流器出口在模具入口处进行位置切换，组合模块镶嵌在模具入口处组成多导热系数模具组合，模具内部成阶梯状结构，平台固定模具并能旋转提供离心力，气氛控制装置控制浇铸气氛。本发明利用多厚度和多导热系数模具组合、送料装置与导流器运动系统的配合，能连续熔化多块料锭，完成充型并实现从10^‑2~10⁶K/s变化的大范围宽冷速，能在一次实验研究多成分、不同冷速下样品组织与性能的演变，能大幅减少实验次数和时间，快速优化或筛选合金成分和工艺参数，极大地提高实验和研究的效率。

主权项

1.一种具有阶梯形结构型腔的模具，其特征在于：所述模具(5)内部具有广口结构形式的型腔，型腔在深度方向上采用阶梯状收缩结构，型腔的断面尺寸向内逐级收缩，使对应不同区段型腔的模具壁厚度逐级不同，利用其模铸能得到具有分区段变截面的阶梯状凝固样品，在位于模具入口处的模具内壁上设有内凹的安装槽，在安装槽嵌入式安装与模具(5)的材料不同的组合模块(11)，使位于模具入口处的模具内壁区段形成导热系数可调的复合模具壁；采用所述具有阶梯形结构型腔的模具，设置于高通量制备宽冷速范围样品的装置中，所述高通量制备宽冷速范围样品的装置包括设置于设备腔体(14)内的导流器(4)和平台(6)，所述平台(6)通过平台运动系统(7)驱动进行转动，形成离心浇铸装置结构系统，设置气氛控制装置对所述设备腔体(14)内的气体成分和气体压力进行控制，在导流器(4)的容器上口设置可移除的挡板(3)；所述导流器(4)能与所述平台(6)同步转动；在所述设备腔体(14)内，采用卧式安装模具(5)的安装方式，在所述导流器(4)的下方，将设定数量的模具(5)固定安装在所述平台(6)上，使各模具(5)围绕所述平台(6)的转轴进行设置，各模具(5)的入口均朝向所述平台(6)的转轴方向，组合模块(11)镶嵌在模具(5)入口处，与模具(5)组成多导热系数模具组合，模具(5)内壁形成阶梯状结构，所述平台(6)固定模具(5)具并进行旋转为模具(5)提供离心力；将导流块(13)与各所述模具(5)安装连接在一起，使待铸造的金属熔体能沿着导流块(13)的导流表面通过模具入口，从而流入模具(5)的型腔；在导流器(4)上方还设有熔融装置(2)，金属料锭(1)由送料装置控制输送，当金属料锭(1)进入熔融装置(2)熔炼区域熔化后，开启所述挡板(3)，使熔融的金属熔体落入导流器(4)中，金属熔体在导流器(4)的底端出口流出，通过导流块(13)引流后，利用重力作用和离心力作用，使金属熔体进入模具(5)的型腔，进行充型，实现连续浇铸厚度尺寸为0.5～8mm的铸件样品；所述导流器(4)设有升降运动系统，在向一个所述模具(5)的型腔内进行浇注金属熔体时，使所述导流器(4)底部的熔体出口位于相应所述模具(5)的入口处，将金属熔体进入模具(5)的型腔，进行充型，充型完毕后，所述升降运动系统控制所述导流器(4)底部的熔体出口转移到另一模具(5)入口处，进行后续模具(5)的浇注和充型。