CN106834762B - 一种镍铝金属间化合物的真空熔炼装置 - Google Patents

一种镍铝金属间化合物的真空熔炼装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种镍铝金属间化合物的真空熔炼装置，包括炉体，炉体上有炉盖，炉盖上设有观察窗和步进测温装置，坩埚底部设有与坩埚底部密封的底座，底座中央设有出液口，出液口两侧分别设有惰性气体管，底座下设有可移动浇套，本发明通过吹入惰性气体，氩气通过透气砖进入合金液，对合金液进行搅拌，使其成沸腾状，并行成气泡，携带着合金中不易熔化的夹杂物上浮，到达合金液表面，底浇式坩埚实现了浇注的平稳，同时富集了夹杂物的最上层金属液留在坩埚中，保证了浇出的合金液的纯净度。

Description

一种镍铝金属间化合物的真空熔炼装置
技术领域
本发明属于材料加工技术领域，尤其是涉及一种镍铝金属间化合物的真空熔炼装置。
背景技术
金属间化合物Ni3Al是具备反常的屈服强度—温度效应，以及很高的耐磨损和耐腐蚀性能，已经成为当代航空航天工业、民用工业等领域的重要结构材料，特别是在航空发动机叶片领域具有广阔的应用前景。3D打印，或称增材制造作为近年来兴起的一种快速成型工艺，采用逐层铺粉，激光或电子束融化成型的方式，实现了精密部件的精加工成型，并且避免了铸造过程出现的缩孔缩松等缺陷，成为一种新兴的材料加工手段。
目前3D打印所用的粉料，一般通过熔炼后真空浇注成铸锭，随后二次熔炼并采用雾化法制粉的方式获得，而在真空熔炼和浇注过程中，保证合金熔体的纯净度，对于后续制粉、乃至3D打印过程中的产品性能至关重要，目前所用真空熔炼，一般通过在感应炉的坩埚中进行真空感应熔炼后倾倒式浇注的方式，但是镍铝金属间化合物所用原料含有较多的固态夹杂物，该夹杂物在熔炼过程中难以熔化，同时由于熔炼时间短而难以全部浮到表面，同时倾倒式浇注会首先将表面的夹杂物浇注入模具，并留在凝固后的铸锭内，对所制得的粉料性能造成影响。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种镍铝金属间化合物的真空熔炼浇注装置，采用底部吹氩并底浇的方式，提高了纯净度。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种镍铝金属间化合物的真空熔炼装置，采用侧壁吹氩并过滤后底浇的方式，可提高合金纯净度。
本发明完整的技术方案包括：
一种镍铝金属间化合物的真空熔炼设备，包括炉体，炉体上有炉盖，炉体和炉盖之间安装有高温密封圈，炉盖上设有观察窗和步进测温装置；
炉中设有坩埚，坩埚外设有感应加热体，坩埚上方设有可翻转二次加料斗，
坩埚底部设有与坩埚底部密封的底座，底座中央设有出液口，出液口两侧分别设有惰性气体管，惰性气体管口设有难熔材料制成的透气砖，底座下设有可移动浇套，所述浇套上表面贴紧底座下表面并可沿底座下表面左右移动，浇套中央设有浇注口，通过移动浇套，可以使浇套外衬封闭出液口，或者使浇注口全部或部分截面对准出液口，从而控制出液口的开度。
所述步进测温装置前段为铠装热电偶，热电偶后端固定在滑杆上，滑杆安装于套筒内，并伸出炉盖外，套筒与炉盖之间通过密封圈密封，热电偶的补偿导线穿过滑杆与控制系统连接，滑杆和套筒之间有润滑油，起到润滑兼密封的作用，滑杆后端连接步进电机，步进电机与控制系统连接，可以根据预设的距离推进或退出
二次加料斗包括料仓，以及穿过料仓的转轴。
本发明相对于现有技术的优点在于：
1.通过吹入惰性气体，氩气通过透气砖进入合金液，对合金液进行搅拌，使其成沸腾状，并形成气泡，携带着合金中不易熔化的夹杂物上浮，到达合金液表面。
2.步进测温装置操作灵活，避免长时间接触金属液使热电偶使用寿命降低。
3.二次加料斗实现了熔炼时合金组分的精确控制。
4.底浇式坩埚实现了浇注的平稳，同时富集了夹杂物的最上层金属液留在坩
埚中，保证了浇出的合金液的纯净度。
附图说明
图1为镍铝金属间化合物的真空熔炼装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
采用的真空熔炼浇注设备包括炉体1，炉体上有炉盖2，炉体和炉盖之间安装有高温密封圈，炉盖上设有观察窗3，步进测温装置4，所述步进测温装置位于炉盖正上方，前段为铠装热电偶5，热电偶后端固定在滑杆6上，滑杆安装于套筒7内，并伸出炉盖外，套筒与炉盖之间通过密封圈密封，滑杆后端连接步进电机，步进电机12与控制系统连接，可以根据预设的距离推进或退出，从而对坩埚内不同深度的熔体温度进行测量，热电偶的补偿导线穿过滑杆与控制系统8连接，滑杆和套筒之间有润滑油，起到润滑兼密封的作用。
炉中设有坩埚9，坩埚外设有感应加热体10，坩埚上方设有可翻转二次加料斗11，二次加料斗包括料仓，以及穿过料仓的转轴13，
坩埚底部设有与坩埚底部密封的底座14，底座中央设有直径为10cm的出液口15，出液口两侧分别设有惰性气体管16，惰性气体管口设有难熔材料制成的透气砖，底座下设有可移动浇套17，所述浇套上表面贴紧底座下表面并可沿底座下表面左右移动，浇套中央设有直径为10cm的浇注口，通过移动浇套，可以使浇套外衬封闭出液口，或者使浇注口全部或部分截面对准出液口，从而控制出液口的开度。
熔炼时，首先将合金原料放于坩埚内，随后盖上炉盖，密封抽真空到10-5-10-6pa，开启感应加热装置进行加热，控制系统控制流量阀开始吹氩，在合金的熔炼过程中，吹入的氩气压力大于坩埚底部镍铝金属间化合物熔液静压力的1.2倍，氩气通过透气砖进入合金液，对合金液进行搅拌，使其成沸腾状，并形成气泡，携带着合金中不易熔化的夹杂物上浮，到达合金液表面。
熔炼过程中，步进电机带动滑杆使热电偶探进入金属液内进行测温，通过三个预设行程，可实现坩埚表面，坩埚中部和坩埚底部的金属液的温度测量，以观测温度均匀性情况，测温结束后电机使滑杆归位，避免长时间接触金属液使热电偶使用寿命降低，熔炼到一定时间后，转动二次加料斗的转轴，使料仓翻转，料仓内的合金元素进入镍铝金属间化合物液进行精炼。
精炼结束后，降低氩气的压力，推动可移动浇套，使浇注口部分或全部截面对准出液口，金属液流出，进行底注式浇注，浇注末期，推动可移动浇套封闭出液口，使富集了夹杂物的最上层金属液留在坩埚中，保证了浇出的合金液的纯净度。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (3)

1.一种镍铝金属间化合物的真空熔炼装置，包括炉体，炉体上有炉盖，炉体和炉盖之间安装有高温密封圈，炉盖上设有观察窗和步进测温装置；
炉中设有坩埚，坩埚外设有感应加热体，坩埚上方设有可翻转二次加料斗，
坩埚底部设有与坩埚底部密封的底座，底座中央设有出液口，出液口两侧分别设有惰性气体管，惰性气体管口设有难熔材料制成的透气砖，底座下设有可移动浇套，所述浇套上表面贴紧底座下表面并可沿底座下表面左右移动，浇套中央设有浇注口，通过移动浇套，可以使浇套外衬封闭出液口，或者使浇注口全部或部分截面对准出液口，从而控制出液口的开度。
2.权利要求1所述的装置，其特征在于，所述步进测温装置前段为铠装热电偶，热电偶后端固定在滑杆上，滑杆安装于套筒内，并伸出炉盖外，套筒与炉盖之间通过密封圈密封，热电偶的补偿导线穿过滑杆与控制系统连接，滑杆和套筒之间有润滑油，起到润滑兼密封的作用，滑杆后端连接步进电机，步进电机与控制系统连接，可以根据预设的距离推进或退出。
3.权利要求1所述的装置，其特征在于，二次加料斗包括料仓，以及穿过料仓的转轴。
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