[发明专利]制备钛铝基合金定向全片层组织的电磁成形装置及方法

权利要求书

1.一种制备钛铝基合金定向全片层组织的电磁成形装置，其特征在于，包括保温套、成形感应器、定位板、屏蔽罩、绝缘板和卡子；屏蔽罩安放在位于水冷结晶器上表面的绝缘板上；在屏蔽罩的上表面安放有定位板，成形感应器位于所述定位板的上表面；保温套位于所述成形感应器的内环中；卡子固定在成形感应器的外圆周表面；所述屏蔽罩的中心孔、成形感应器的中心孔与保温套的中心孔同轴；籽晶位于所述屏蔽罩的中心孔内，该籽晶的下端与真空室内的抽拉杆连接，母材位于保温套内，该母材的上端与真空室内的同步杆连接，并且所述籽晶与母材合金均与成形感应器的中心孔同轴。

2.一种制备钛铝基合金定向全片层组织的电磁成形装置，其特征在于，所述成形感应器包括成形感应器内环、感应线圈和感应线圈固定架；感应线圈固定在感应线圈固定架的内表面，并被套装在所述成形感应器内环的外圆表面。

3.一种制备钛铝基合金定向全片层组织的电磁成形装置，其特征在于，所述保温套为锥形圆环；该保温套外表面的斜度与成形感应器内环的内表面的斜度相同。

4.一种利用权利要求1所述制备钛铝基合金定向全片层组织的电磁成形装置制备钛铝基合金定向全片层组织的方法，所述的籽晶是指利用籽晶通过常规的定向凝固方法能够获得定向全片层组织时所用的籽晶，所述的钛铝基合金是指利用籽晶通过常规的定向凝固方法能够获得定向全片层组织的钛铝基合金；其特征在于，包括以下步骤，

第一步，安装籽晶；将籽晶固定于真空室内的抽拉杆上；

第二步，安装母材；将母材固定于真空室内的同步杆上，并使母材下端面与籽晶上端面的间隙为1～3mm；

第三步，调节籽晶和母材的高度；通过调节籽晶和母材的高度，使籽晶上端面距成形感应器内环顶端的距离为成形感应器内环高度的1/3～1/2，使籽晶和母材在加热过程中同时熔化；当调节好籽晶和母材的高度后，关闭定向凝固设备的真空室门并抽真空至6×10^-3Pa后，随后充入高纯氩气作为保护气体；

第四步，加热熔化并约束成形；将10KHz～50KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的阶梯方式增加至240V，使位于成形感应器中的籽晶和母材的温度逐步加热至接近所述籽晶和母材的熔点；当所述交变电流的电压达到240V后停止增加电压5min，对所述籽晶和母材的温度保温；继续将所述交变电流的电压从240V开始，以5V/5min的阶梯方式增加至位于成形感应器中的籽晶和母材同时熔化，并使籽晶和母材熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为10mm～20mm的圆柱状熔区；

第五步，抽拉；待熔区高度稳定后保温10-30分钟，以5μm/s～50μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，实现钛铝基合金的电磁成形定向凝固，从而获得钛铝基合金定向全片层组织。