[发明专利]一种金属凝固过程的模拟方法

权利要求书

1.一种金属凝固过程的模拟方法，其特征在于：

将金属试样（4）装在坩埚（3）中，坩埚（3）一端由水冷杆（7）支撑，置于分段加热式电阻炉（2）内，加热熔化试样；

通过控制金属试样（4）固液界面推进速率和固液界面温度梯度来模拟金属凝固过程中的固相生长速率和固液界面温度梯度，实现金属凝固过程的模拟。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用温度梯度可控的分段加热式电阻炉（2）控制金属试样（4）的固液界面温度梯度，并控制金属试样（4）固液界面推进速率，实现金属凝固过程的模拟。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，用于实验的金属试样（4）优选水平放置，相应的，分段加热式电阻炉（2）也水平放置。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，可以在模拟实验进行过程中的任意时刻将金属试样（4）进行原位淬火，终止金属试样（4）的凝固过程，观察固液界面形貌和检测溶质分布状态。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，分段加热式电阻炉（2）的温度梯度由分段加热方式实现。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，分段加热式电阻炉（2）的加热区之间由环形隔热板（6）隔开，以实现加热区之间的温度梯度；控温所需的温度信号采用布置在环形隔热板（6）两侧的热电偶（5）实现。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，金属试样（4）的固液界面推进速率由分段加热式电阻炉（2）移动速率或坩埚（3）的移动速率控制；将金属试样（4）液淬时，优选液淬槽（9）上升。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，优选分段加热式电阻炉（2）移动和液淬槽（9）移动；优选方案使得金属试样（4）在淬火过程中不发生移动，避免对金属试样（4）的固液界面状态发生扰动。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述加热区之间的温度梯度范围是-100 K/cm~100 K/cm。

10.根据权利要求1至权利要求9中任一项所述的方法，其特征在于，连铸中金属熔体接触结晶器过程的模拟是通过炉内浇注，使金属试样（4）的熔体与坩埚（3）的强制冷却的一侧壁接触。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述强制冷却优选方案为喷水冷却。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，坩埚（3）的强制冷却的一侧壁的优选材料为纯铜。

13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述炉内浇注是通过将坩埚原位翻转实现。

14.根据权利要求1至权利要求9中任一项所述的方法，其特征在于，模铸中金属熔体接触型壁过程的模拟通过炉内浇注，使金属试样（4）的熔体与坩埚（3）的一侧壁接触。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，坩埚（3）的一侧壁的优选材料为钢锭模所用材料。

16.根据权利要求1至权利要求9中任一项所述的方法，其特征在于，分段加热式电阻炉（2）移动速率、坩埚（3）移动速率、金属试样（4）的原位熔化、炉内浇注和液淬由计算机全程控制。