液态金属喷淋增强冷却(LMSC)定向凝固设备、方法及工艺技术

本发明专利技术涉及定向凝固领域，具体地涉及液态金属喷淋增强冷却(LMSC)定向凝固设备、方法及工艺。本发明专利技术的有益效果在于，通过本发明专利技术所述的设备，可调控铸件凝固组织、细化枝晶间距，并减少或避免冶金缺陷的形成，可用于制备高质量的大尺寸柱晶/单晶叶片或其他铸件。的大尺寸柱晶/单晶叶片或其他铸件。的大尺寸柱晶/单晶叶片或其他铸件。

【技术实现步骤摘要】
液态金属喷淋增强冷却(LMSC)定向凝固设备、方法及工艺


[0001]本专利技术涉及定向凝固领域，具体地涉及一种液态金属喷淋增强冷却(LMSC)定向凝固设备、方法及工艺。

技术介绍

[0002]定向凝固技术是制备航空发动机或燃气轮机用柱晶/单晶叶片的必备技术。定向凝固过程中凝固界面前沿的温度梯度是决定柱晶/单晶叶片生长质量的关键因素，温度梯度越大，越有利于晶体的生长。目前，常用的制备柱晶/单晶叶片的定向凝固技术为水冷铜盘激冷Bridgman快速凝固法(HRS)和液态金属冷却法(LMC)。
[0003]HRS法主要靠铸件底部水冷铜盘热传导和铸件热辐射两种方式冷却，获得的温度梯度有限，且随着凝固的进行，尤其对于大尺寸铸件，热传导作用减小，热辐射作用变大，从而导致温度梯度降低且失稳，破坏合金晶体的定向生长。因此，HRS法在制备大尺寸柱晶/单晶铸件方面受到限制。
[0004]LMC法是将抽拉出的铸件浸入具有高导热系数的、低熔点、高沸点、热容量大的液态金属池中，通过液态金属的热传导作用而对铸件进行冷却，可获得更高且更稳定的温度梯度。然而，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液态金属喷淋增强冷却(LMSC)定向凝固设备，其特征在于，包括真空泵(1)、主炉体(2)及液下金属液泵(12)，所述主炉体(2)与所述液下金属液泵(12)通过金属液输送管道连通，所述金属液输送管道包括上金属液输送管道(10)及下金属液输送管道(11)，所述主炉体(2)与所述真空泵(1)连接，所述主炉体(2)内沿竖直方向从上至下安装有感应熔炼线圈(4)、模壳加热保温腔(5)、液态金属喷淋器(6)、水冷铜盘结晶器(7)、液态金属收集器(8)及内熔金属炉(9)，所述液态金属喷淋器(6)与所述上金属液输送管道(10)连通，所述上金属液输送管道(10)的另一端与所述液下金属液泵(12)连通，所述内熔金属炉(9)与所述下金属液输送管道(11)连通，所述下金属液输送管道(11)的另一端与所述液下金属液泵(12)连通，所述水冷铜盘结晶器(7)与所述液态金属收集器(8)能够通过引晶系统在所述主炉体(2)内沿竖直方向移动，优选的，所述引晶系统包括伺服电机。2.根据权利要求1所述的液态金属喷淋增强冷却(LMSC)定向凝固设备，其特征在于，还包括外熔金属炉(3)，所述外熔金属炉(3)位于所述主炉体(2)外，所述液下金属液泵(12)安装在所述外熔金属炉(3)上，优选的，所述液下金属液泵(12)包括泵体，所述泵体置于所述外熔金属炉(3)内，所述上金属液输送管道(10)与所述外熔金属炉(3)连通，所述下金属液输送管道(11)与所述外熔金属炉(3)连通，所述液下金属液泵(12)与所述外熔金属炉(3)真空密封，优选的，所述液下金属液泵(12)为机械金属液泵或磁力金属液泵。3.根据权利要求1所述的液态金属喷淋增强冷却(LMSC)定向凝固设备，其特征在于，所述内熔金属炉(9)通过电阻加热棒加热，所述金属液输送管道通过柔性加热带加热。4.根据权利要求2所述的液态金属喷淋增强冷却(LMSC)定向凝固设备，其特征在于，所述外熔金属炉(3)及所述内熔金属炉(9)通过电阻加热棒加热，所述金属液输送管道通过柔性加热带加热。5.根据权利要求1或2所述的液态金属喷淋增强冷却(LMSC)定向凝固设备，其特征在于，母合金放置在所述感应熔炼线圈(4)中，所述母合金通过中频感应加热电源进行加热，放置于所述水冷铜盘结晶器(7)上的模壳能够沿竖直方向上升至所述模壳加热保温腔(5)中，所述模壳加热保温腔(5)通过石墨加热器进行加热。6.根据权利要求5所述的液态金属喷淋增强冷却(LMSC)定向凝固设备，其特征在于，所述模壳加热保温腔(5)分为第一加热区及第二加热区，所述第一加热区与所述第二加热区能够独立控制升温。7.根据权利要求1或2所述的液态金属喷淋增强冷却(LMSC)定向凝固设备，其特征在于，所述液态金属喷淋器(6)为环状，所述液态金属喷淋器(6)上设置有喷淋孔。8.根据权利要求1或2所述的液态金属喷淋增强冷却(LMSC)定向凝固设备，其特征在于，所述引晶系统包括支架，所述水冷铜盘结晶器(7)与所述液态金属收集器(8)均固定在所述支架上，所述水冷铜盘结晶器(7)与所述液态金属收集器(8)能够通过所述引晶系统同时上升或下降，优选的，所述支架两侧设置有丝杆。9.根据权利要求1或2所述的液态金属喷淋增强冷却(LMSC)定向凝固设备，其特征在于，所述液态金属收集器(8)四周设置有环形挡板。10.根据权利要求2所述的液态金属喷淋增强冷却(LMSC)定向凝固设备，其特征在于，所述主炉体(2)、所述外熔金属炉(3)及所述金属液输送管道之间为耐高温连接，所述主炉体(2)、所述外熔金属炉(3)及所述金属液输送管道内真空或填充有惰性气体。
11.根据权利要求1或2所述的液态金属喷淋增强冷却(LMSC)定向凝固设备，其特征在于，所述真空泵(1)包括机械泵(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：任忠鸣，王江，任兴孚，张振强，张小新，李霞，屠挺生，王保军，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：