一种制备超磁致伸缩合金棒材的铸造铜模具制造技术

一种制备超磁致伸缩合金棒材的铸造铜模具，由冷却铜模、大底座铜模和圆柱形导热杆组成，冷却铜模与大底座铜模之间采用紧密配合，导热杆采用圆柱形，装配在大底座的两侧面，导热杆采用非对称分布，以利于热量均匀散发。大底座铜模底部带有排气孔。双层铜模具和导热杆都以紫铜为材料。本发明专利技术可大幅提高合金铸锭的结晶冷却速度，从而达到细化晶粒，减少合金组织疏松，提高合金铸锭组织性能的目的，同时由于冷却速度快,使合金更多的保持了液态金属无序的相结构，不仅大幅提高磁致伸缩性能，而且可以细化晶粒，使晶粒的大小均匀，显著提高合金的综合性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种真空感应熔炼法制备合金时所需的铸造模具，属于材料加工工程领域的模具制造技术。
技术介绍
超磁致伸缩材料的熔炼一般都是用电弧熔炼或者感应熔炼。电弧熔炼不需浇铸，也无需模具，炼出的材料体积很小，俗称纽扣锭。而感应熔炼一定要浇铸到模具中。传统的模具都是简单的紫铜模具或者水冷金属铜模具。传统紫铜模具结构简单，冷却能力有限，因此铸造出的合金棒材显微组织粗大，性能较差。水冷金属铜模具虽然冷却能力强，但容易渗水、漏水，造成真空炉中水分增加，破坏真空环境。同时水冷模具造成真空炉结构复杂，制造困难，大大增加设备成本。经查阅文献，昆明市宜良化工设备铸造厂李家元、胡少波公布了一种铜冶炼时所需的带加强筋的Q235低碳钢金属模具，(中国，专利技术专利，公告号202539474U)该技术中钢模具周围增加了加强筋散热冷却，从而想细化铸造合金棒材的晶粒。由于钢的传热系数比铜小很多，钢模具本身散热激冷效果比铜模具差很多。另外，采用加强筋主要是增加强度，散热效果很有限。进一步检索文献发现，兰州理工大学张艳龙等人采用水冷铜模具制备了 Fe82Gal8合金，(张艳龙，丁雨田，胡勇，刘芬霞，王球.Fe82Gal8合金的磁致伸缩效应及显微组织研究,铸造技术,2008，12:1703-1707)。综合分析已经公布的制备超磁致伸缩合金技术得知，现有的技术存在以下难以克服的缺点: 传统的铸造金属模具时，冷却速度小，晶粒粗大，难以提高磁致伸缩系数； 如果采用水冷模具，模具易漏水，造成真空设备的真空环境的破坏； 水冷模具造成真空炉结构复杂，制造困难，大大增加设备成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种大体积、大底座铜金属模具，能有效地大幅度增加感应熔炼超磁致伸缩材料时合金铸锭的结晶冷却速度，从而达到细化晶粒，减少合金组织疏松，提高合金铸锭组织性能的目的。可以解决传统的制备方法制备的Fe-Ga合金磁致伸缩性能不高、铸造性能欠佳等缺点。本专利技术所述一种制备超磁致伸缩合金棒材的铸造铜模具结构包括冷却铜模、大底座铜模和圆柱形导热杆； 冷却铜模装配在大底座铜模内，采用紧密配合，大底座铜模底部设有排气孔；圆柱形导热杆装配在大底座的两侧面，采用非对称分布，以利于热量的散发，圆柱形导热杆直径可以为20mm，其个数8 10个； 冷却铜模、大底座铜模和导热杆所用材料为紫铜；金属液进入冷却铜模中，由于冷却铜模与大底座铜模之间采用紧密配合，连接紧密，且存在较大的温度梯度，因此很容易将金属液的热量传递给大底座铜模中，金属液迅速得到冷却，而分布在大底座铜模两侧边的圆柱形导热杆进一步将大底座铜模中的热量引入杆中，最终热量得到均匀的散发，不仅细化了晶粒，而且得到的晶粒尺寸更加均匀。本专利技术的有益效果是: 本专利技术首次采用大体积紫铜模具强冷技术，由于金属的热传导能力比水冷降温速度快很多，这种模具制备的合金由于冷却速度快，使合金更多的保持了液态金属无序的相结构，大幅提高磁致伸缩性能。与现有技术比较，本专利技术所制备的合金晶粒细小，成分均匀且铸造性能显著提高。非对称分布的导热杆可以将大底座铜模中的热量分散且均匀的引入杆中。不仅可以细化晶粒，而且可以使晶粒的大小均匀，显著提高合金的综合性能。附图说明 图1是本专利技术所述制备超磁致伸缩合金棒材的铸造铜模具的结构正视 其中:1.冷却铜模2.大底座铜模3.圆柱形导热杆； 图2是本专利技术所述制备超磁致伸缩合金棒材的铸造铜模具的结构俯视 图3是本专利技术所述制备超磁致伸缩合金棒材的铸造铜模具大底座铜模实施例的具体尺寸主视 图4是本专利技术所述制备超磁致伸缩合金棒材的铸造铜模具大底座铜模实施例的具体尺寸俯视 图5是专利技术所述制备超磁 致伸缩合金棒材的铸造铜模具冷却铜模尺寸主视 在图 3-5 中:ΦΑ 为棒材直径 ΦΒ=ΦΑ+ (40 50) mm OC=OR+1 OOmm ΦΡ=1 2mmH=h+60mm h 为棒材长度 e ^ 20mm。具体实施例方式本专利技术所述一种制备超磁致伸缩合金棒材的铸造铜模具大底座铜模和冷却铜模具体尺寸见图3-5。以下结合附图对本专利技术实施例进行详细说明: 图1中，一种制备超磁致伸缩合金棒材的金属铸造铜模具，由冷却铜模(I)、大底座铜模(2 )和圆柱形导热杆(3 )组成，冷却铜模(I)装配在大底座铜模(2 )内，采用紧密配合，大底座铜模(2)底部设有2mm排气孔； 9个圆柱形导热杆(3)装配在大底座的两侧面，采用非对称分布，以利于热量的散发； 冷却铜模、大底座铜模和导热杆所用材料为紫铜； 工作时，金属液进入冷却铜模(I)中，由于冷却铜模(I)与大底座铜模(2)之间采用紧密配合，连接紧密，且存在较大的温度梯度。因此很容易将金属液的热量传递给大底座铜模(2 )中，金属液迅速得到冷却。而分布在大底座铜模(2 )两侧边的圆柱形导热杆(3 )进一步将大底座铜模(2)中的热量引入杆中。最终热量得到均匀的散发，不仅细化了晶粒，而且得到的晶粒尺寸更加均匀。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备超磁致伸缩合金棒材的铸造铜模具，其特征在于：所述模具结构包括冷却铜模、大底座铜模和圆柱形导热杆；冷却铜模装配在大底座铜模内，采用紧密配合，大底座铜模底部设有排气孔；圆柱形导热杆装配在大底座的两侧面，采用非对称分布，以利于热量的散发，圆柱形导热杆直径可以为20mm，其个数8~10个；冷却铜模、大底座铜模和导热杆所用材料为紫铜；金属液进入冷却铜模中将金属液的热量传递给大底座铜模中，金属液迅速得到冷却，而分布在大底座铜模两侧边的圆柱形导热杆进一步将大底座铜模中的热量引入杆中，最终热量得到均匀散发。

【技术特征摘要】
1.一种制备超磁致伸缩合金棒材的铸造铜模具，其特征在于:所述模具结构包括冷却铜模、大底座铜模和圆柱形导热杆； 冷却铜模装配在大底座铜模内，采用紧密配合，大底座铜模底部设有排气孔；圆柱形导热杆装配在大底座的两侧面，采用非对称分布，以利于热量的散发，圆柱形导热杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：晏建武，罗亮，彭阿芳，张晨曙，
申请(专利权)人：南昌工程学院，
类型：发明
国别省市：