本实用新型专利技术公开了一种熔点分级的合金熔炼装置，属于冶金技术装备技术领域，包括真空熔炼室，所述真空熔炼室的内设有上部坩埚和下部坩埚，所述下部坩埚设置在真空熔炼室的底部，所述上部坩埚通过固定件固定在所述下部坩埚的正上方；所述上部坩埚和所述下部坩埚均有包括若干个坩埚瓣，相邻的两个所述坩埚瓣之间设有缝隙，所述上部坩埚底部设有通孔；所述上部坩埚和所述下部坩埚外壁分别设有电磁感应线圈；所述上部坩埚内设有分腔机构，所述分腔机构将所述上部坩埚内分成若干个体积不同的腔室；所述上部坩埚、所述下部坩埚和所述分腔机构均连有水冷系统。本实用新型专利技术一次性完成熔点跨度大的金属组元熔炼，省时高效，得到合金组织性能好。组织性能好。组织性能好。
【技术实现步骤摘要】
一种熔点分级的合金熔炼装置
[0001]本技术属于冶金技术装备
，尤其涉及一种熔点分级的合金熔炼装置。
技术介绍
[0002]冷坩埚感应悬浮熔炼技术，是一种利用利用交变电流产生的磁场透过带有缝隙的坩埚来切割熔体，使熔体生成涡流并产生焦耳热来熔炼熔体。此外，由于坩埚壁也会产生感应电流，使整个坩埚壁成为一个磁场聚集器，坩埚壁产生的涡流与熔体表面产生的涡流相近位置流向相反形成斥力，使熔体在熔炼的过程中不与坩埚壁接触，从而实现悬浮态。这种设备实现了熔体与坩埚之间的非接触性，避免了坩埚对熔体尤其像比较活泼的钛合金的污染，从而可以广泛使用在对各类金属熔炼的场合。
[0003]本世纪初，随着难融高熵合金的出现，一种合金将包含有多种组元，一般为四个及四个以上的组元，不同组元元素之间的熔点相差较大，例如含有Al和Ta的合金，AlNbTaTiV，其中Al的熔点为930K，沸点为2600K，而Ta的熔点为3290K，所以在Ta熔化的时候，温度已经超过了Al的沸点，造成Al元素的挥发较大，从而使合金各组元的比例不准确。现有的解决方法是使用粉末冶金，或是将熔点高的金属先融化，再将熔化的金属液冲入低熔点金属，但这种方法在现有的单个坩埚的真空冷坩埚感应设备不好实现。
[0004]所以综上所述，虽然感应熔炼装置在熔炼合金方面有着自己的优势，但是面对新合金的熔炼，其功能方面还有可以提升的空间。
技术实现思路
[0005]本技术的目的在于解决现有是技术中各组元熔点相差较大的合金熔炼过程中操作困难、各组元比例准确性差的技术问题，提供一种操作简单、含有熔点差异大的高熵合金熔炼效率高、品相好的熔点分级的合金熔炼装置。
[0006]一种熔点分级的合金熔炼装置，其特征在于，包括真空熔炼室，
[0007]所述真空熔炼室的内设有上部坩埚和下部坩埚，所述下部坩埚设置在真空熔炼室的底部，所述上部坩埚通过固定件固定在所述下部坩埚的正上方；
[0008]所述上部坩埚和所述下部坩埚均有包括若干个坩埚瓣，相邻的两个所述坩埚瓣之间设有缝隙，所述上部坩埚底部设有通孔；
[0009]所述上部坩埚和所述下部坩埚外壁分别设有电磁感应线圈；
[0010]所述上部坩埚内设有分腔机构，所述分腔机构将所述上部坩埚内分成若干个体积不同的腔室；
[0011]所述上部坩埚、所述下部坩埚和所述分腔机构均连有水冷系统。
[0012]不同腔室通过的电磁感应线不同，即磁通量不同，产生的焦耳热不同，使得不同腔室达到的熔融的温度不同，根据不同技术组元的熔点将各组元放至相应的腔室中，从而熔点分级熔炼合金。
[0013]优选的，所述坩埚瓣包括坩埚壁瓣和坩埚底瓣，所述坩埚壁瓣的凸台和所述坩埚底瓣的凹槽过盈连接，所述坩埚底瓣的底部通过螺钉固定在石英板上分别围成上部坩埚和下部坩埚，所述上部坩埚上部为圆筒状结构，所述上部坩埚底部的内壁和外壁为圆锥形结构，所述下部坩埚上部及所述下部坩埚底部的外壁均为圆筒状结构，所述下部坩埚底部的内壁为半球状结构。所述上部坩埚底部的内壁和外壁为圆锥形结构，加大了熔炼时对金属的悬浮力，所述下部坩埚底部的内壁为半球状结构，有利于液态金属混合均匀。
[0014]优选的，所述分腔机构包括辐射分布的3个挡板，每两个相邻的所述挡板之间的夹角分别为60
°
、120
°
和180
°
，夹角不同使得每两个相邻的所述挡板与上部坩埚壁之间空腔体积不同，通过的电磁感性线不同，实现熔点分级。每两个相邻的所述挡板之间均有缝隙，不阻碍磁场的穿透。
[0015]优选的，所述挡板内部设有水腔，所述水腔与双层水冷管连接，所述双层水冷管包括内层水管和外层水管，所述内层水管入口与进水套连通，所述内层水管出口和所述外层水管入口分别与所述水腔连通，所述外层水管出口与出水套连通。
[0016]优选的，所述上部坩埚和下部坩埚外壁贴合包裹若干蛇形循环水冷管，所述蛇形循环水冷管进水端与进水集水箱连接，所述蛇形循环水冷管出水端与出水集水箱连接，所述进水集水箱和出水集水箱均为带缺口环形的结构，所述蛇形循环水冷管设置在所述电磁感应线圈内侧。
[0017]水冷系统用于防止熔炼过程中各个部件被熔融，分腔机构与上部坩埚和下部坩埚有相互独立的水冷系统，便于更换和维修。
[0018]优选的，所述若干蛇形循环水冷管呈拉法尔管状结构分布。拉法尔管状结构为中间细两端宽，若干蛇形循环水冷管围成中间细两端宽的结构，使蛇形循环水冷管不仅有降温的作用，其上部还发挥着对上部坩埚支撑、固定作用。
[0019]优选的，所述真空熔炼室底部安装有底座，所述底座内设有用于容纳下部坩埚的取料室，所述取料室与所述真空熔炼室连通，所述底座内还设有升降机构，所述升降机构穿过所述取料室底部与所述下部坩埚底部连接。通过升降机构将下部坩埚上升送至熔炼区，或者下降送至取料室，方便将合金锭成品取出。
[0020]优选的所述升降机构包括步进电机，所述步进电机与带轮连接，所述带轮通过同步带与滚珠丝杆机构连接，所述滚珠丝杆机构上固定有推板，所述推板与推杆的一端连接，所述推杆的另一端穿过所述取料室底部与所述下部坩埚的底部连接，所述的推杆通过密封法兰与取料室密封设置。步进电机通过带轮间接带动滚珠丝杆机构转动，实现推板的上下移动，进而使推板通过推杆带动下部坩埚上下移动。
[0021]优选的，所述推杆为中空结构，所述推杆与所述推板连接端设有进水口，所述推杆与所述下部坩埚的底部连接端连有出水导管。所述推杆与其顶部相连的出水导管形成循环水路，防止推板在熔炼时被熔化。
[0022]一种熔点分级的合金熔炼装置，基于该装置的合金熔炼方法，包括如下步骤：
[0023]S1、将配置好的合金组元金属按熔点高低分别放入上部坩埚的对应的不同熔炼腔室内，熔点低的放入磁通量低的腔室，即体积小的腔室，熔点高的放在磁通量高的腔室，即体积大的腔室；
[0024]S2、使真空熔炼室处于抽真空状态，达到一定的真空度后开始通入氮气保护气，当
气压表到一定数值后停止输送；
[0025]S3、启动电磁感应线圈，开始熔炼合金，观察熔炼情况，等到金属都变成液态，降低电磁感应线圈的功率使液态金属全部从上部坩埚的通孔中落入下部坩埚内，继续熔炼使液态合金均匀化；
[0026]S4、关闭电磁感应线圈，解除真空状态，启动升降构，使下部坩埚移至取料室内，降温后，取出合金锭；
[0027]以上步骤均在水冷系统打开状态下进行。
[0028]通过采用上述技术方案，达到的技术效果如下：
[0029]1、采用一个真空室里安置上下分布的两个分瓣式坩埚，并且将上部坩埚分为不同体积的腔室，不同腔室通过的电磁感应线不同，即磁通量不同，产生的焦耳热不同，使得不同腔室达到的熔融的温度不同，根据不同技术组元的熔点将各组元放至相应的腔室中，
①
在上部坩埚内同时熔炼熔点级别不同的金属，熔融，不会发生低熔点组元挥发现象，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种熔点分级的合金熔炼装置，其特征在于，包括真空熔炼室(7)，所述真空熔炼室(7)的内设有上部坩埚(1)和下部坩埚(2)，所述下部坩埚(2)设置在真空熔炼室(7)的底部，所述上部坩埚(1)通过固定件固定在所述下部坩埚(2)的正上方；所述上部坩埚(1)和所述下部坩埚(2)均有包括若干个坩埚瓣，相邻的两个所述坩埚瓣之间设有缝隙，所述上部坩埚(1)底部设有通孔；所述上部坩埚(1)和所述下部坩埚(2)外壁分别设有电磁感应线圈(5)；所述上部坩埚(1)内设有分腔机构(3)，所述分腔机构(3)将所述上部坩埚(1)内分成若干个体积不同的腔室；所述上部坩埚(1)、所述下部坩埚(2)和所述分腔机构(3)均连有水冷系统。2.根据权利要求1所述的熔点分级的合金熔炼装置，其特征在于，所述坩埚瓣包括坩埚壁瓣和坩埚底瓣，所述坩埚壁瓣的凸台和所述坩埚底瓣的凹槽过盈连接，所述坩埚底瓣的底部通过螺钉固定在石英板上分别围成上部坩埚(1)和下部坩埚(2)，所述上部坩埚(1)上部为圆筒状结构，所述上部坩埚(1)底部的内壁和外壁为圆锥形结构，所述下部坩埚(2)上部及所述下部坩埚(2)底部的外壁均为圆筒状结构，所述下部坩埚(2)底部的内壁为半球状结构。3.根据权利要求1所述的熔点分级的合金熔炼装置，其特征在于，所述分腔机构(3)包括辐射分布的3个挡板(31)，每两个相邻的所述挡板(31)之间的夹角分别为60
°
、120
°
和180
°
，每两个相邻的所述挡板(31)之间均有缝隙。4.根据权利要求3所述的熔点分级的合金熔炼装置，其特征在于，所述挡板(31)内部设有水腔，所述水腔与双层水冷管(32)连接，所述双层水冷管(32)包括内层水管(321)和外层水管(322)，所述内层水管(321)入口与进水套(34)连通，所述内层水管(321)出口和所述外层水管(322)入口...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈顺华，李冲，吴玉程，唐火红，朱晓勇，张聚臣，秦永强，常伟杰，张俊生，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：新型
国别省市：
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