[实用新型]一种磁场作用下真空感应熔炼快淬装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及真空熔炼技术领域，具体涉及一种磁场作用下的真空感应熔炼快淬装置。

背景技术

目前，熔体快淬法是工业制备储氢合金新方法。熔体快淬法克服了传统铸锭熔炼法的不足，即铸锭冷凝过程中冷却温度不均带来的杂相和成分偏析，合金能在保持熔融状态下的成分凝固，从而使合金成分达到高度均质化并细化晶粒，随冷却速度增大还会得到微晶、纳米晶和非晶的混合结构，提高合金的循环稳定性。然而合金生长速度过快带来了晶格缺陷和应力增大，使得合金活化性能和放电容量降低。因此，开发新技术改善快淬法对合金性能的影响显得尤为重要。

近年来，随着电磁理论逐步完善，磁场处理以其具有的独特性，即能以“场”的形式不与材料接触即可转化为材料制备所需的热能和动能，使磁场技术在合金材料研究和开发领域取得较大的进展。磁场对熔体的作用包括抑制对流效应、热电磁流体效应及保持合金磁各向异性能最小作用，有利于晶体生长完全，晶体组织结构的取向性取向生长和晶格应力的减少。可见，磁场处理可能有效降低储氢合金由于快淬处理导致的晶格缺陷增多和成分偏析。在当前的真空甩带机中合理引入磁场处理技术，为制备性能优异的储氢合金提供新方法。

发明内容

本发明的目的是为改善由快淬工艺制备所带来合金放电容量低，动力学性能差的问题，为制备具有高容量，长寿命及优异动力学性能的储氢合金提供一种切实有效的磁场处理下真空感应熔炼快淬甩带装置。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，一种磁场作用下真空感应熔炼快淬装置，包括合金熔炼快淬装置、磁场处理装置和充抽气装置，所述的合金熔炼快淬装置包括中空的主体腔，用于装载合金块并开有喷嘴的石英管，用于加热合金的线圈、用于冷却合金的柱状的水冷铜辊、用于产生射频电流以控制线圈加热的射频感应加热控制装置和用于回收合金的中空的回收腔，所述的水冷铜辊设置于主体腔的中心位置且能绕自身轴线自转，所述的石英管竖直设置于水冷铜辊的正上方且喷嘴正对水冷铜辊，所述的线圈环绕石英管设置，所述的射频感应加热控制装置电连接控制线圈，所述的回收腔为圆台体，回收腔直径较大的的一端设置于主体腔内水冷铜辊的自转甩带方向处并用于接收冷却后的合金，回收腔的另一端设有腔门并穿出主体腔以供收集样品，所述的磁场处理装置包括二平行设置于石英管的喷嘴两侧的永磁铁和磁铁支架，所述的磁铁支架设置于主体腔内并支撑永磁铁，二永磁铁在石英管的喷嘴处形成静磁场且磁场方向与水平面平行，所述的充抽气装置连接主体腔和石英管并用于将主体腔内抽真空并充入惰性气体以及从石英管中吹出合金溶液。

所述的一种磁场作用下真空感应熔炼快淬装置，所述的永磁铁为方形永磁铁，永磁铁所形成的磁场强度为0.1～1.5T，永磁铁的长度不小于70mm，高度不小于30mm，永磁铁所形成的磁场覆盖石英管的喷嘴且高出喷嘴位置不小于10mm，永磁铁的摆放方向与水冷铜辊的顶部切面方向平行。

所述的一种磁场作用下真空感应熔炼快淬装置，所述的磁铁支架由抗磁性材料制成且呈半圆弧形，磁铁支架的半圆弧的外径与主体腔的内径相同并固定于主体腔内，磁铁支架通过螺丝与磁铁固定连接。

所述的一种磁场作用下真空感应熔炼快淬装置，所述的石英管的喷嘴直径为1～1.5mm，石英管的喷嘴与铜辊表面相距1～2mm，铜辊线速度为5～30m/s，喷嘴中合金熔体的喷射压力为0.04～0.08MPa。

所述的一种磁场作用下真空感应熔炼快淬装置，所述的充抽气装置包括抽气泵、抽气阀门、充气阀门、惰性气体容器、容器充气阀门、石英管充气阀门、容器压力表和主体腔压力表，所述的抽气泵通过管道连接主体腔，抽气阀门安装于抽气泵与主体腔连接的管道上，外部惰性气源通过管道连接主体腔，充气阀门安装于外部惰性气源与主体腔连接的管道上，所述的惰性气体容器通过管道分别连接外部惰性气源和石英管，所述的容器充气阀门安装于惰性气体容器与外部惰性气源的连接管道上，所述的石英管充气阀门安装于惰性气体容器与石英管的连接管道上，所述的容器压力表安装于惰性气体容器处，所述的主体腔压力表安装于主体腔处。

本发明的技术效果在于，提供了一种切实有效的磁场处理下真空感应熔炼快淬甩带装置，集磁场处理和快速冷却两种合金制备新方法，可制备综合电化学性能优异的合金。本装置与现有储氢合金制备装置相比，具有如下优点：

（1）集磁场处理和快速冷却两种合金制备新方法，磁场通过场的形式作用于合金电子的运动状态对其提供能量，影响熔融合金在快淬过程中晶格生长状况，为晶体生长提供相对稳定环境，有效改善单一快淬工艺带来的晶格缺陷多，应力大等问题，从而增大电化学容量及循环寿命。