[发明专利]直流电流作用下的Ti-Al基合金定向凝固实验设备及实验方法

权利要求书

1.直流电流作用下的Ti-Al基合金定向凝固实验设备，它包括上送料杆（1）、气体进出口（2）、绝缘玻璃纤维布（3）、感应加热线圈（4）、石墨套（5）、冷却槽（6）、冷却液态金属（7）、下抽拉杆（8）、定向凝固炉体（13）、模壳（14）、热电偶（15）、测温仪（16）、真空泵（17）、氩气注气泵（18）、三通阀门（19）、石墨毡（20）、循环水管（22）和水泵（21）；所述定向凝固炉体（13）的上部侧壁上插装有气体进出口（2），气体进出口（2）的外端通过三通阀门（19）与真空泵（17）和氩气注气泵（18）连通，所述炉体（13）的顶壁上插装有上送料杆（1），上送料杆（1）的下端连接有绝缘玻璃纤维布（3），所述冷却槽（6）安装在定向凝固炉体（13）的底板上，冷却槽（6）内注有冷却液态金属（7），下抽拉杆（8）的上端穿过定向凝固炉体（13）的底部置于定向凝固炉体（13）内部，所述石墨毡（20）设置在定向凝固炉体（13）内，所述石墨毡（20）开有中心孔，模壳（14）的下端穿过中心孔与下抽拉杆（8）连接，Ti-Al基合金定向凝固试样（12）设置在模壳（14）内，石墨套（5）和感应加热线圈（4）由内到外依次套在模壳（14）上，热电偶（15）的一端与Ti-Al基合金定向凝固试样（12）接触，热电偶（15）的另一端穿出定向凝固炉体（13）的侧壁与测温仪（16）连接；循环水管（22）和水泵（21）连通；

其特征在于：所述直流电流作用下的Ti-Al基合金定向凝固实验设备还包括正极钼丝（9）、稳压直流电源（10）和负极钼丝（11），所述正极钼丝（9）的一端与Ti-Al基合金定向凝固试样（12）的上端连接，绝缘玻璃纤维布（3）与正极钼丝（9）连接，正极钼丝（9）的另一端穿出定向凝固炉体（13）的侧壁与稳压直流电源（10）连接，负极钼丝（11）的一端穿过模壳（14）与Ti-Al基合金定向凝固试样（12）下端连接，负极钼丝（11）的另一端穿出定向凝固炉体（13）的侧壁与稳压直流电源（10）连接。

2.根据权利要求1所述的直流电流作用下的Ti-Al基合金定向凝固实验设备，其特征在于：所述正极钼丝（9）和负极钼丝（11）的直径为1mm。

3.根据权利要求1所述的直流电流作用下的Ti-Al基合金定向凝固实验设备，其特征在于：所述模壳（14）为氧化钇模壳。

4.根据权利要求1、2或3所述的直流电流作用下的Ti-Al基合金定向凝固实验设备，其特征在于：所述真空泵（17）为机械真空泵。

5.根据权利要求4所述的直流电流作用下的Ti-Al基合金定向凝固实验设备，其特征在于：所述冷却槽（6）为镓铟冷却槽；所述冷却液态金属（7）为镓铟冷却液。

6.根据权利要求5所述的直流电流作用下的Ti-Al基合金定向凝固实验设备，其特征在于：所述Ti-Al基合金定向凝固试样为Ti-48Al-2Cr-2Nb合金定向凝固试样。

7.直流电流作用下的Ti-Al基合金定向凝固实验方法，其特征在于：具体步骤为：

步骤一：在定向凝固炉中装入Ti-Al基合金定向凝固试样，关闭定向凝固炉炉门，开启真空泵，排出定向凝固炉内的空气至定向凝固炉内压力在5Pa以下，然后通入氩气至定向凝固炉内压力为300Pa，再次抽真空，如此重复两次，最后通入氩气至定向凝固炉内压力为300Pa，关闭机械真空泵；

步骤二：开通冷却循环水管，启动抽水泵，开启感应加热电源，分级加载功率，当测温仪显示温度为1600℃时，停止继续增加功率，然后保温5min；

步骤三：启动稳压直流电源，设定输出电压为5V至15V，设定下抽拉杆的速率为0.6mm/min至1mm/min，上送料杆的速率与下抽拉杆的速率保持相同；

当抽拉长度到达35mm时，停止加热，关闭感应加热电源，停止抽拉，然后关闭稳压直流电源，抽水泵继续运转，直到测温仪显示温度为22摄氏度至25摄氏度之间，再关闭抽水泵，打开炉门，取出Ti-Al基合金定向凝固试样。

8.根据权利要求7所述的直流电流作用下的Ti-Al基合金定向凝固实验方法，其特征在于：分级加载功率具体为：加载的初始电压为50V，然后每隔2min升高10V，直到加载的电压达到100V，最后结合热电偶显示的温度调节电压值，使得温度稳定在1600℃。