[发明专利]制备定向镁合金的设备及方法

权利要求书

1.制备定向镁合金的设备，其特征在于：该设备包括铸件模壳（1）、水冷盘（2）、熔炼坩埚（4）、隔热挡板（11）、选晶过滤网（12）和抽拉机构（13）；铸件模壳（1）、水冷盘（2）、熔炼坩埚（4）、隔热挡板（11）、选晶过滤网（12）和抽拉机构（13）均设置在壳体内，壳体内腔通过隔板分为上下两层，熔炼坩埚（4）设置在壳体内腔的上层，水冷盘（2）、选晶过滤网（12）和抽拉机构（13）设置在壳体内腔的下层，熔炼坩埚（4）的底部设置有浇口（9），浇口（9）对应浇口（9）下方的铸件模壳（1），铸件模壳（1）穿过隔板与选晶过滤网（12）连接，选晶过滤网（12）连接水冷盘（2），水冷盘（2）连接抽拉机构（13）；在浇口（9）上层内设置有为熔炼坩埚（4）加热和保温的加热电阻丝（6）。

2.根据权利要求1所述的制备定向镁合金的设备，其特征在于：浇口（9）处设置有过滤网（10）；在熔炼坩埚（4）内设置有用于监测熔炼坩埚（4）的合金（3）的合金测温电偶（7）；在壳体内腔上层内设置有测温电偶（8）。

3.根据权利要求2所述的制备定向镁合金的设备，其特征在于：在壳体内腔上层的侧壁设置有充保护气口（5）。

4.利用权利要求1所述的制备定向镁合金的设备所实施的定向镁合金制备方法，其特征在于：本发明工艺方法如下：制备铸件模壳（1），把铸件模壳（1）安装在水冷盘(2)上, 水冷盘(2)通冷却水，将合金块(3)装入熔炼坩埚(4)，通过充保护气口(5)充入保护性气体，利用电阻丝（6）加热坩埚（4），开始熔炼合金（3），合金完全熔化后，合金测温电偶（7）测温，进行保温；同时，模壳需预热到浇注温度，测温电偶（8）测温，然后通过浇口（9）经过滤网（10）浇注到模壳中，通过隔热挡板（11）及水冷盘（2）的冷却作用建立轴向温度梯度，合金液体经氧化镁过滤网（12）定向凝固进行选晶，然后抽拉机构（13）开始向下抽拉，保证合金定向凝固速率稳定，最后制备出定向镁合金铸件。

5.根据权利要求4所述的定向镁合金制备方法，其特征在于：铸件模壳采用熔模铸造工艺制备，铸件蜡模采用常规工业注射成型工艺制备，模壳采用氧化镁材料，粘接剂由氯化镁与活性氧化镁粉配比形成的水化物制备；氯化镁（MgCl₂6H₂O）的水溶液浓度为10-20%，氧化镁粉的粒度为100-200目，氯化镁（MgCl₂6H₂O）的水溶液与活性氧化镁粉质量配比为1：（3-3.5）。

6.根据权利要求5所述的定向镁合金制备方法，其特征在于：铸件模壳的厚度为5-7层；第一层为80目氧化镁粉，第二层为60目氧化镁砂，第三层为36目氧化镁砂、第四-第7层为24目砂。

7.根据权利要求5所述的定向镁合金制备方法，其特征在于：铸件模壳在空气中干燥，空气湿度＞60%，干燥温度为28-35℃，每层的干燥时间控制在2-4小时；铸件模壳脱蜡采用蒸汽脱蜡，水蒸汽温度控制在160-180℃，压力控制在6-8个大气压，脱蜡时间控制在10-30秒；模壳焙烧温度为1300-1400℃，烧结时间2-5小时，炉冷至室温；熔炼及定向凝固过程中的保护性气体为氩气，氩气的气压为1个大气压。

8.根据权利要求4所述的定向镁合金制备方法，其特征在于：放置模壳后水冷盘的最高端需与隔热挡板的最低端平齐，隔热挡板的中孔内径需大于铸件模壳最大外径10-20毫米，模壳在浇注前需在加热炉内加热至670-800℃；浇注合金后合金溶化后模壳需在加热炉内保温10-30分钟，保温温度为670-800℃。

9.根据权利要求4所述的定向镁合金制备方法，其特征在于：测温热电偶为镍铬-镍硅或铂铑-铂电偶。

10.根据权利要求4所述的定向镁合金制备方法，其特征在于：浇注用过滤网孔径尺寸为10-15ppi, 起选晶作用的氧化镁过滤网的孔径尺寸20-50ppi;两种过滤网的材质皆为氧化镁；模壳向下的抽拉速度控制在3-10mm/min范围内。