專利名稱：一種超高溫Nb-Si基合金的水冷銅坩堝定向凝固方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種金屬定向凝固方法，具體涉及ー種超高溫Nb-Si基合金的定向凝固方法。
背景技術：
隨著航空航天等技術的發(fā)展，對高溫結(jié)構(gòu)材料的要求越來越高。美國前空軍Wright實驗室于1988年提出IHPTET計劃，以刺激對先進渦輪發(fā)動機材料技術的研究，旨在將當時生產(chǎn)的渦輪發(fā)動機的推重比提高一倍左右。新一代的航空發(fā)動機推重比要求15以上，其渦輪前進ロ溫度達到1800-2050°C，提高渦輪發(fā)動機的推重比有兩個方法提高推力和降低渦輪結(jié)構(gòu)材料的密度。
提高推力的主要方法是提高航空發(fā)動機高壓渦輪進ロ溫度。自上世紀五十年代以來，Ni基高溫合金一直是航空發(fā)動機熱端部件的主流，Ni基高溫合金零部件占現(xiàn)代航空發(fā)動機總重的40-50%。在考慮現(xiàn)有高溫合金葉片的冷卻和涂層技術的前提下，高壓渦輪導向葉片和工作葉片的承高溫能力必須達到1200-1400°C，而Ni基高溫合金的熔點大約為1350°C，這很難滿足新一代航空發(fā)動機高壓渦輪葉片和工作葉片的承高溫能力的要求，因此,必須研究新型的耐高溫結(jié)構(gòu)材料體系。Nb5Si3不僅具有較高的熔點和較低的密度，而且還具有良好的抗氧化性能和導電性能。Nb5Si3的熔點為2480°C，熱膨脹系數(shù)為6. I X ΙΟ—Τ1，而Nb的熔點是2472°C，熱膨脹系數(shù)為7. 3X ΙΟΙ1。因而Nb和Nb5Si3具有良好的兩相兼容性；Nb的密度為8. 55g. cm—3，Nb5Si3的密度為7. 16g. cm—3，故NVNb5Si3自生復合材料的密度比Ni基合金密度低；Nb5Si3具有較高的強度和剛度。然而由于Nb5Si3的本征脆性，Nb/Nb5Si3自生復合材料的室溫斷裂韌性低，這大大地限制了其工程應用；Nb在高溫會出現(xiàn)pesting氧化，故Nb/Nb5Si3組成的自生復合材料高溫抗氧化性能差。定向凝固是在控制鑄件內(nèi)部傳熱、傳質(zhì)和流動的條件下，金屬(或晶體類材料)能夠沿固定生長方向進行凝固或結(jié)晶的過程。定向凝固后金屬的組織特征是與凝固熱流方向平行的ー組平行柱狀晶，如果能夠適當控制晶粒的生長過程，例如抑制外來生核，則晶體可以長成只有ー個晶粒的結(jié)晶組織，稱為單晶體。由此可見定向凝固是在滿足單向的熱量和質(zhì)量傳遞基本條件下的特殊的材料加工エ藝。目前這種限制性凝固技術的發(fā)展，一方面為現(xiàn)代凝固技術的發(fā)展提供強有力的理論支撐，例如關于許多凝固現(xiàn)象都要依賴于定向凝固方法來系統(tǒng)研究，另ー方面為工程上提供大量性能優(yōu)異和實用化的結(jié)構(gòu)和功能材料，如定向或單晶的高溫合金航空葉片、半導體硅電子材料、磁致伸縮材料、晶體發(fā)光材料、金屬間化合物及各種金屬基及無機復合材料等等。定向凝固技術的優(yōu)越性直接表現(xiàn)在可以大范圍控制凝固速率尺度，即定向凝固時材料的冷卻速率可由10_4K/S到104K/S大范圍變化，因此能從制備極慢的平衡組織到遠離平衡的超細或亞穩(wěn)態(tài)組織狀態(tài)的大范圍調(diào)整，又由于材料的組織狀態(tài)與性能指標密切相關，所以定向凝固為材料成形制備過程提供了廣泛的空間。為了細化定向凝固組織、減少凝固偏析和提高凝固速率，近年來研究了各種新型的定向凝固技木。包括高梯度定向凝固方法、深過冷定向凝固方法、特種合金的電磁約束成形定向凝固方法、單晶連鑄定向凝固方法、晶向控制定向凝固方法、高強韌陶瓷材料的定向凝固方法，上述方法均不能用于Nb-Si基合金的定向凝固，這是由于Nb-Si基合金自身的特性，在對其開展定向凝固時ー個關鍵的問題就是如何避免容器材料(坩堝和鋳型)對合金的污染，以便保持合金化學成分的準確性，消除物理和化學夾雜物對定向凝固鑄件的侵蝕，保證合金經(jīng)定向凝固制備后仍然具有較高的物理和力學性能，適于在特殊エ業(yè)裝備和場合的應用。目前研究Nb-Si基合金的定向凝固技術主要有光懸浮定向凝固技術(0FZ)，電子束定向凝固技術(EBDS)，整體定向凝固技術(IDS)和水冷銅坩鍋的Czochralski定向凝固技術(C-DS)。然而上述方法仍然存在定向凝固過程金屬易污染、定向凝固效率較低、試樣形狀単一、組織形態(tài)不易調(diào)整以及合金的綜合理力學性能差的缺陷。電磁流體力學通過將電磁場與流體力學相結(jié)合，為闡明流體在磁場作用下的各種行為奠定了基礎。根據(jù)麥克斯韋電磁理論，交變電磁場能夠?qū)⒆陨淼哪芰吭谶B續(xù)介質(zhì)中進行轉(zhuǎn)化，高溫下呈流動狀態(tài)的金屬或合金，由于電導率高、磁阻小很容易受到磁場的焦耳熱作用和洛侖茲力作用，這樣在エ業(yè)中就出現(xiàn)了電磁感應熔化、電磁攪拌、熔體形狀控制、驅(qū)動/抑制流體流動、懸浮和霧化等多種形式的金屬電磁加工技木。經(jīng)文獻檢索，申請人申報的中國專利號為200410043790. 8的發(fā)明專利提出了一種多功能冷坩堝電磁精確成形與定向凝固裝置，在該裝置的爐體內(nèi)設有料棒，料棒包括上料棒和下料棒(下料棒又稱底料)，上料棒通過上送料桿與上部電機連接，下料棒通過下抽拉桿(下拉抽桿又稱為移料桿)與下部電機連接，所述下抽拉桿的下端還與旋角系統(tǒng)連接，在料棒的外部、感應線圈的內(nèi)部設有水冷坩堝，爐體為雙層結(jié)構(gòu)，在爐體的內(nèi)部下方即下料棒的正下方設有定向凝固結(jié)晶器，在定向凝固結(jié)晶器的內(nèi)部裝有金屬冷卻剤。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有定向凝固方法存在的金屬易污染、定向凝固效率較低、組織形態(tài)不易調(diào)整以及合金的綜合理力學性能較差的問題，進而提供一種與冷坩堝電磁精確成形與定向凝固裝置配合使用的、可以對超高溫Nb-Si基合金進行加工的一種超高溫Nb-Si基合金的水冷電磁銅坩堝定向凝固方法。本發(fā)明為解決上述問題采取的技術方案是本發(fā)明的ー種超高溫Nb-Si基合金的水冷銅坩堝定向凝固方法的具體步驟為步驟一、將上料棒、底料、水冷銅坩堝和感應線圈置于冷坩堝電磁精確成形與定向凝固裝置的爐體內(nèi)，爐體內(nèi)部設有上料棒和底料，上料棒和底料的外部設有水冷銅坩堝，水冷銅坩堝的外部設有感應線圈，感應線圈的匝數(shù)為3 5匝；步驟ニ、爐體內(nèi)為先抽真空到10_3 IPa，后返沖氬氣到280 320Pa ；步驟三、在上料棒和底料送入感應線圈的感應范圍后，底料的上端沿豎向伸入感應線圈的底匝線圈內(nèi)l_30mm，感應線圈通入單相交流電，電源施加功率為35 60KW，保溫5^15分鐘，將上料棒和底料向下運動，底料以O. r3mm/s的速度向下運動，并使底料的上端 進入設置在其下方的結(jié)晶器內(nèi)；步驟四、當移料桿下移到預定的長度時，上料棒和底料停止下移，停止向感應線圈施加功率，待爐體冷卻3(Γ60分鐘后，放氣，取出定向凝固的柱狀晶合金，即完成超高溫Nb-Si基合金的定向凝固制備。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明針對超高溫Nb-Si基合金，在水冷銅坩堝中通過將電磁連續(xù)成形與定向凝固技術二者結(jié)合在一起，構(gòu)成連續(xù)定向凝固體系。它通過帶有感應加熱功能的感應線圈對需要定向凝固的金屬開展熔化、過熱、約束形狀、成形和凝固，最后獲得水冷銅型的定向凝固合金，而這些過程都是在對金屬不會造成污染的分瓣式水冷銅坩堝中進行的。金屬液體在凝固過程中所需要保持的固液界面溫度梯度是通過銅坩堝內(nèi)被過熱熔體的高溫度與已經(jīng)伸入到下面的室 溫液態(tài)金屬低熔點金屬液中的低溫度獲得的，通過保持穩(wěn)定的凝固速度，從而使固液界面保持穩(wěn)定，這樣就會維持這種連續(xù)的、定向的凝固過程的順利進行。本發(fā)明的方法與幾類適用于超高溫Nb-Si基合金的加工方法比較具有過程連續(xù)和流程短的特點，定向凝固效率高，尤其是在適當控制傳熱和傳質(zhì)及流動的加工條件下可以有目的的調(diào)整構(gòu)件的組織形態(tài)，組織形態(tài)由等軸晶變?yōu)橹鶢罹В瑴p少加工缺陷，提高了合金的綜合力學性能，特別是對于高溫使用具有很重要的高溫力學性能。本發(fā)明發(fā)展了針對超高溫Nb-Si基合金先進材料的優(yōu)質(zhì)、高效、安全、特殊和低成本的材料成形與制備技術，制備出的超高溫Nb-Si基合金具有低密度、高彈性模量、優(yōu)異的高溫強度和抗氧化性的綜合力學性能，適應了當前經(jīng)濟、科技和國防事業(yè)發(fā)展對高性能材料需求量増大的迫切要求，尤其適用于制作承載高溫能力必須達到1200-1400°C的新一代推重比為15以上的航空發(fā)動機用高壓渦輪導向葉片和工作葉片，滿足了新一代航空發(fā)動機高壓渦輪葉片和工作葉片的承載高溫能力的要求。


圖I是本發(fā)明所結(jié)合的冷坩堝電磁精確成形與定向凝固裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖I中水冷銅i甘禍的俯視圖，圖3是本發(fā)明定向凝固原理不意圖，圖4是Nb-Si基合金母料的背散射照片圖，圖5是具體實施方式
六的制得的Nb-Si基合金的背散射照片，圖6是具體實施方式
七制得的Nb-Si基合金的背散射照片，圖7是具體實施方式
八制得的Nb-Si基合金的背散射照片，圖8是具體實施方式
九制得的Nb-Si基合金的背散射照片。
具體實施例方式具體實施方式
一結(jié)合圖I和圖2說明本實施方式，本實施方式所述的ー種超高溫Nb-Si基合金的水冷銅坩堝定向凝固方法的具體步驟為步驟一、將上料棒15、底料8、水冷銅坩堝13和感應線圈12置于冷坩堝電磁精確成形與定向凝固裝置的爐體29內(nèi)，爐體29內(nèi)部設有上料棒15和底料8，上料棒15和底料8的外部設有水冷銅坩堝13，水冷銅坩堝13的外部設有感應線圈12，感應線圈12的匝數(shù)為3 5阻；步驟ニ、爐體29內(nèi)為先抽真空到Kr3 IPa，后返沖氬氣到280 320Pa ；步驟三、在上料棒15和底料8送入感應線圈12的感應范圍后，底料8的上端沿豎向伸入感應線圈12的底匝線圈內(nèi)l_30mm，感應線圈12通入單相交流電，電源施加功率為35 60KW，保溫5 15分鐘，將上料棒15和底料8向下運動，底料8以O. f 3mm/s的速度向下運動，并使底料8的上端進入設置在其下方的結(jié)晶器6內(nèi)；
步驟四、當移料桿4下移到預定的長度吋，上料棒15和底料8停止下移，停止向感應線圈12施加功率，待爐體29冷卻3(Γ60分鐘后，放氣，取出定向凝固的柱狀晶合金，即完成超高溫Nb-Si基合金的定向凝固制備。本實施方式定向凝固制備超高溫Nb-Si基合金時，步驟三中將上料棒15和底料8向下運動，底料8以O. r3mm/s的速度向下運動過程中，保證上料棒在水冷銅坩堝內(nèi)向下移動的單位時間的體積與底料在水冷銅坩堝內(nèi)向下移動的單位時間的體積相等，以保證定向凝固的順利進行。本實施方式定向凝固制備超高溫Nb-Si基合金時,可以采用，步驟一中的上料棒的總高度為40-1000mm，上料棒的半徑比水冷銅坩堝的內(nèi)徑小l_5mm ;采用高度為10_40mm，橫截面尺寸為25X25mm，且比水冷銅坩堝內(nèi)徑小05_10mm的帶有燕尾的底料；初始安裝吋，底料的上端面與上料棒的下端面的距離為5-40mm，底料的下端面與結(jié)晶器的內(nèi)部的底端面的距離為0_50mm。
本實施方式結(jié)合的冷坩堝電磁精確成形與定向凝固裝置工作過程為將爐體29通過螺栓連接，安裝在支撐框架5上，支撐框架5呈水平用地腳螺栓5-1連接穩(wěn)定地固定于地面之上；在爐體29內(nèi)底部有兩組循環(huán)水通道9，通過密封圈和螺帽螺紋連接的共同作用，可以和方形水冷銅坩堝13通過帶有法蘭的銅管11共同構(gòu)成方形水冷銅坩堝13所需的水冷卻系統(tǒng)；通過銅管11和循環(huán)水通道9的連接，還可以對方形水冷銅坩堝13起到支撐作用；內(nèi)部通水冷卻的結(jié)晶器6采用焊接方式固定在爐體29底部居中，其底部伸向爐體外部，為所實施的定向凝固提供強制冷卻作用，其冷卻作用是通過其內(nèi)部盛裝的低熔點合金液7實現(xiàn)的，所述低熔點合金冷卻液7為ニ元合金液或三元合金液，所述ニ元合金液為Ga-24. 5%，In-75. 5%，所述三元合金液為Ga_25%，In-13%, Sn-62%,或者三元合金液為Ga-21%，In-16%，Sn_63%。；結(jié)晶器6的中心有內(nèi)部水套式循環(huán)水冷卻的移料桿4，與結(jié)晶器6底部動密封連接，在定向凝固時將作向下運動，起到將凝固的合金坯錠移離方形水冷銅坩堝13的熱區(qū)部分33的作用；移料桿4的上下運動依靠固定在第二底座38上的伺服電機37，伺服電機37帶動與其連接的下螺紋桿36運動，由下螺紋桿36帶動固定其上的下同步桿3運動，再通過下同步桿3帶動移料桿4上下運動；移料桿4的小角度轉(zhuǎn)動可通過固定在第一底座I上的旋角電機2，調(diào)整靠模角度和靠模形狀來完成運動；方形水冷銅坩堝13由紫銅錠經(jīng)機械加工而成，內(nèi)部通孔，具有冷卻水通道13-1，為內(nèi)外通縫式分瓣結(jié)構(gòu)，縫隙13-2的寬度O. 1-0. 5mm，縫隙13_2中填充云母低電導率材料使得瓣與瓣之間電絕緣，但縫隙不貫穿整個高度方向，從上到下延長到三分之ニ至四分之三處為止；三至五匝螺旋式內(nèi)部通水冷卻的薄壁純銅管線圈12緊密纏繞在方形水冷銅坩堝13タト，當內(nèi)部通入由電源供給的不同頻率的交變電流時，可以激發(fā)交變磁場，并通過水冷銅坩堝壁向內(nèi)部擴散，產(chǎn)生加工過程所需要的熱區(qū)33，由于電源頻率不同對熱區(qū)的能量分布影響很大，本方法選擇了20kHz,50kHz和IOOkHz三種頻率，另外為了保證熱區(qū)穩(wěn)定，線圈12向方形水冷銅坩堝13下部的不分縫區(qū)域延伸半匝距離左右；薄壁純銅管線圈12向外延伸的兩并排連接頭，通過螺母和密封膠墊圈固定到已經(jīng)通過絕緣盤32固定到爐體29上的電極接頭30和31上，薄壁純銅管線圈12和方形水冷銅坩堝13安裝時要保持垂直度要求，與料棒同心；送料桿22固定在上冋步桿21上，由固定在上冋步桿21上的上螺紋桿40帶動上冋步桿21運動，在送料速度可調(diào)的數(shù)字式伺服電機20的帶動下完成送料運動，為了保證送料桿在送料過程中不發(fā)生熱變形，采用水套結(jié)構(gòu)，送料桿22與爐體29之間用動密封連接，電機20由已經(jīng)焊接到爐體上的支架19固定；工作吋，首先將底料8送入水冷銅坩堝13內(nèi)，此時，起始溶化料已經(jīng)與底料8熔接在一起形成了終料棒，溶化料溶化后所形成的直徑比水冷銅坩堝的內(nèi)徑小O. 5-10mm,再通過送料桿22將上料棒15送入水冷銅坩堝2內(nèi)，進入薄壁純銅管線圈12范圍內(nèi)，但與溶化料留出適當間隙，上料棒15和底料8進入薄壁純銅管線圈12感應范圍的時間為，底料8比上料棒15早5 10分鐘進入，底料伸入水冷銅坩堝內(nèi)50 70mm ;當銅管線圈12內(nèi)通入高頻單相交流電后，套在銅管線圈12中的方形水冷銅坩堝13內(nèi)部，通過電磁感應作用，在上料棒15和底料8上產(chǎn)焦耳熱和電磁推力，形成上部熔化、下部電磁力約束成形的效果，熔滴滴落在底料的熔體上并被約束后成形，保持一定時間后，送料桿22、移料桿4按エ藝要求向下運動，熔體逐漸凝固，移料桿4帶動終料棒8進入結(jié)晶器6內(nèi)保持溫度梯度，從而獲得良好的定向凝固組織，為控制終料棒在方形水冷銅坩堝13出口端的固相散熱，可設置圓筒狀不銹鋼反射屏34 ;為改善成形過程的潤滑性和減弱方形水冷銅坩堝13的激冷性，在加工準備時，在內(nèi)壁可均勻涂敷熔劑材料，所用熔劑為ニ元熔劑或三元熔劑或四元熔劑，按重量百分比計，ニ元熔劑為Ca0-70%、CaF2-30% ;三元熔劑為Ca0-70%、CaF2_10%、CaCl2-20% ;四元熔劑為 Ca0-70%、CaF2_10%、CaCl2_5%、MgCl2_15% ;為了調(diào)節(jié)上料棒 15 的熔化速度和熔滴滴落的給料量，在方形水冷銅坩堝13的上部可設置電阻加熱預熱器14，電阻加熱預熱器14為耐火陶瓷內(nèi)膽螺旋電阻絲纏繞加熱結(jié)構(gòu)，電阻加熱預熱器還可起到為母料棒15進入方形水冷銅坩堝13內(nèi)部導向的作用；雙向盲孔聯(lián)結(jié)螺母23通過上螺紋，下銷釘?shù)姆绞綄⑺土蠗U22和上料棒15連接起來，銷釘與聯(lián)結(jié)螺母23、上料棒15為松配合方式，以保證上料棒15在進入方形水冷銅坩堝13時具有足夠的串動空間；在聯(lián)結(jié)螺母23側(cè)面開孔25-1，使測溫的熱電偶絲39能順利通過，熱電偶絲39引出端固定到接線盤24上并通過爐內(nèi)補償導線28和爐外導線26向外延伸，與測溫裝置聯(lián)接；爐體29的法蘭ロ 16為爐室抽真空和反充保護氣體提供通道，用于固定多路信號采集端子27的法蘭盤25，采用密封膠圈密封并固定到爐體29上；爐體29頂部有觀察窗ロ 17，通過密封連接，通過內(nèi)部夾持的耐高溫透明石英玻璃18可觀察爐內(nèi)加熱情況。
具體實施方式
ニ 本實施方式與具體實施方式
一不同點是，步驟三中通入的単相交流電的頻率為20kHz。如此設置，如此設置，可以激發(fā)交變磁場，并通過水冷銅坩堝壁向內(nèi)部擴散，產(chǎn)生加工過程所需要的熱區(qū)，滿足Nb-Si基合金的定向凝固的制備需要。其它與具體實施方式
一相同具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或ニ不同點是，步驟三中通入的単相交流電的頻率為50kHz。如此設置，可以激發(fā)交變磁場，并通過水冷銅坩堝壁向內(nèi)部擴散，產(chǎn)生加工過程所需要的熱區(qū)，滿足Nb-Si基合金的定向凝固的制備需要。其它與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三不同點是，步驟三中通入的単相交流電的頻率為100kHz。如此設置，可以激發(fā)交變磁場，并通過水冷銅坩堝壁向內(nèi)部擴散，產(chǎn)生加工過程所需要的熱區(qū)，滿足Nb-Si基合金的定向凝固的制備需要。其它與具體實施方式
一至三中任意一個實施方式相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一至四不同點是，步驟三中上料棒15和底料8進入感應線圈12的感應范圍的時間為，底料8比上料棒15早5 10分鐘進入。如此設置，將底料送入水冷銅坩堝內(nèi)，便干，起始溶化料與底料8熔接在一起形成終料棒，滿足定向凝固的需要。其它與具體實施方式
一至四中任意一個實施方式相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一至五中任意一個實施方式不同點是，步驟三中電源施加功率為55KW，底料8移動速度為O. 2mm/s。相比Nb-Si基合金的原始鑄態(tài)組織(圖4所示)的生長沒有方向性，原始鑄態(tài)組織特征為Nbss粒子不均勻地分布在Nb5Si3的基體上，斷裂韌性低，本實施方式制備出的Nb-Si基合金的組織從圖5可看出，本實施方式制備出的Nb-Si基合金生長具備方向性(生長方向向上)，呈柱狀晶，組織平行于生長方向，橫向晶界減少，沿生長方向的力學性能大大提高；本實施方式的能譜成分(不同相的成分)如下表I所示，制備出的基合金組織中白色的相有兩種形態(tài)粗大的A和細小的C，A與C均為鈮固溶體Nbss。其粗大的A是先共晶相Nbss，細小的C是共晶Nbss ;灰色的B是 Nb5Si315表I :能譜成分(不同相的成分)
權(quán)利要求
1.一種超高溫Nb-Si基合金的水冷銅坩堝定向凝固方法，其特征在于所述定向凝固方法的具體步驟為 步驟一、將上料棒(15)、底料(8 )、水冷銅坩堝(13)和感應線圈(12 )置于冷坩堝電磁精確成形與定向凝固裝置的爐體(29)內(nèi)，爐體(29)內(nèi)部設有上料棒(15)和底料(8)，上料棒(15)和底料(8)的外部設有水冷銅坩堝(13)，水冷銅坩堝(13)的外部設有感應線圈(12)，感應線圈(12)的匝數(shù)為3 5匝； 步驟二、爐體(29)內(nèi)為先抽真空到10-3 IPa，后返沖氬氣到280 320Pa ； 步驟三、在上料棒(15)和底料(8)送入感應線圈(12)的感應范圍后，底料(8)的上端沿豎向伸入感應線圈(12)的底匝線圈內(nèi)l-30mm，感應線圈(12)通入單相交流電，電源施加功率為35 60KW，保溫5 15分鐘，將上料棒(15 )和底料(8 )向下運動，底料(8 )以0. 3mm/s的速度向下運動，并使底料(8)的上端進入設置在其下方的結(jié)晶器(6)內(nèi)； 步驟四、當移料桿(4)下移到預定的長度時，上料棒(15)和底料(8)停止下移，停止向感應線圈(12 )施加功率，待爐體(29 )冷卻3(T60分鐘后，放氣，取出定向凝固的柱狀晶合金，即完成超高溫Nb-Si基合金的定向凝固制備。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種超高溫Nb-Si基合金的水冷銅坩堝定向凝固方法，其特征在于步驟三中通入的單相交流電的頻率為20kHz。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種超高溫Nb-Si基合金的水冷銅坩堝定向凝固方法，其特征在于步驟三中通入的單相交流電的頻率為50kHz。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種超高溫Nb-Si基合金的水冷銅坩堝定向凝固方法，其特征在于步驟三中通入的單相交流電的頻率為100kHz。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種超高溫Nb-Si基合金的水冷銅坩堝定向凝固方法，其特征在于步驟三中上料棒(15 )和底料(8 )進入感應線圈(12 )的感應范圍的時間為，底料(8 )比上料棒(15)早5 10分鐘進入。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種超高溫Nb-Si基合金的水冷銅坩堝定向凝固方法，其特征在于步驟三中電源施加功率為55KW，底料(8)移動速度為0. 2mm/s。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種超高溫Nb-Si基合金的水冷銅坩堝定向凝固方法，其特征在于步驟三中電源施加功率為55KW，底料(8)移動速度為0. 7mm/s。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種超高溫Nb-Si基合金的水冷銅坩堝定向凝固方法，其特征在于步驟三中電源施加功率為55KW，底料(8)移動速度為1.4mm/S。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種超高溫Nb-Si基合金的水冷銅坩堝定向凝固方法，其特征在于步驟三中電源施加功率為55KW，底料(8)移動速度為2. Omm/s。
全文摘要
一種超高溫Nb-Si基合金的水冷銅坩堝定向凝固方法，它涉及一種金屬定向凝固方法，具體涉及一種超高溫Nb-Si基合金的定向凝固方法，以解決現(xiàn)有定向凝固方法存在的金屬易污染、定向凝固效率較低、組織形態(tài)不易調(diào)整以及合金的綜合理力學性能較差的問題，定向凝固方法主要步驟為步驟一、爐體內(nèi)部設有上料棒和底料，上料棒和底料的外部設有水冷銅坩堝，水冷銅坩堝的外部設有感應線圈；步驟二、爐體內(nèi)為先抽真空，后返沖氬氣；步驟三、在上料棒和底料送入感應線圈的感應范圍后，感應線圈通入單相交流電，將上料棒和底料向下運動；步驟四、當移料桿下移到預定的長度時，停止下移及停止向感應線圈施加功率。本發(fā)明用于超高溫Nb-Si基合金的制備。
文檔編號C30B11/00GK102658362SQ20121017271
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者丁宏升, 傅恒志, 燕云程, 王永喆, 郭景杰, 陳瑞潤 申請人:哈爾濱工業(yè)大學