[发明专利]两级熔化以及铸造系统和方法

权利要求书

1.一种用于金属合金的两级铸造的系统，其包括：

第一级，所述第一级包括第一坩埚、连接到所述第一坩埚以调节所述第一坩埚中的原料金属的挥发速率使得引入所述第一坩埚中的所有金属在所述第一坩埚中保持液态的加压惰性气体或金属蒸汽室、以及将原料金属分配到所述室中和所述第一坩埚中的原料控制系统，其中所述原料金属以足以获得最终金属合金的目标组合物的速率分配；

其中所述原料金属中的至少一种是电极的形式，其中所述系统可操作以向所述电极供应电流；以及

第二级，所述第二级包括经由通道连接到所述第一坩埚的第二冷却坩埚。

2.根据权利要求1所述的系统，其还包括在所述第一坩埚上的金属盐/熔渣层，所述金属盐/熔渣层具有上表面。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述电极具有浸没在所述金属盐/熔渣层的上表面下方的尖端。

4.根据权利要求3所述的系统，其还包括经由原料控制系统进给到所述金属盐/熔渣中的一种或多种次级原料元件。

5.根据权利要求2所述的系统，其中所述次级原料元件是位于所述熔渣层的上表面下方的高密度材料。

6.根据权利要求2所述的系统，其中所述电极和所述次级元件中的一个包括在所述熔渣层的上表面下方延伸的一个或多个中空元件。

7.根据权利要求2所述的系统，其中所述熔渣层是具有从所述层的上表面到底部的递增温度梯度的金属盐/熔渣层。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述次级元件在所述熔渣层的上表面下方延伸。

9.根据权利要求2所述的系统，其中所述层具有的厚度足以实现与其上表面相关的第一温度，以及与其下表面相关的第二温度，其中所述第一温度低于所述电极的熔点并且其中所述第二温度高于所述电极的熔点。

10.根据权利要求3至8中任一项所述的系统，其中所述层具有的厚度足以实现与其上表面相关的第一温度，以及与其下表面相关的第二温度，其中所述第一温度低于所述电极的熔点并且其中所述第二温度高于所述电极的熔点。

11.一种生产金属合金的两级方法，其包括：

将金属盐层置于第一坩埚中，其中所述第一坩埚经由通道连接到第二坩埚；

将第一电极引入所述金属盐层中；

使电流通过所述第一电极以在所述第一坩埚中经由电阻加热从所述金属盐层产生熔渣层；

将所述电极推入所述熔渣层使得所述电极的尖端开始在所述第一坩埚中的所述熔渣层下方熔化成熔融组合物；

将次级原料元件引入所述熔渣层中以将所述次级原料元件在所述第一坩埚中熔化成所述熔融组合物；

继续将所述电极和所述次级原料元件熔化成所述组合物直到获得期望体积的组合物；

一旦获得期望体积的熔融组合物，打开到所述第二坩埚的通道，使得所述熔融组合物流入所述第二坩埚；以及

将所述第二坩埚中的所述组合物冷却至固态。

12.根据权利要求11所述的方法，其中冷却所述组合物包括当所述熔融组合物在所述第二坩埚中自底向上固化时逐渐降低附接到所述第二坩埚的底部的活塞。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述电极是具有待引入所述第一坩埚中的任何元件的最高熔点的金属。

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述电极是中空管。

15.根据权利要求11所述的方法，其中所述电极是钛或钛合金。

16.根据权利要求11所述的方法，其中通过所述第一电极电阻加热所述金属盐将所述熔渣层加热到高于次级元件熔点的温度。