[发明专利]熔体微区冲击式全等轴晶铸锭的制备装置及方法

权利要求书

1.一种基于熔体微区冲击式全等轴晶铸锭制备装置的制备方法，其特征在于，所述的制备装置包括：设置于独立控制压力的上腔体内的熔体释放机构和设置于独立控制压力的成型腔体内的冷凝机构之间的多孔分流盘，以及控制机构，其中：控制机构分别向熔体释放机构发出上引指令，向冷凝机构发出下引指令，向上腔体和成型腔体各自连接的真空泵发出气压调节指令，从而实现熔体在气压差的作用下从多孔分流盘产生连续或间歇的微液滴并喷至铸型内腔表面发生冲击作用冷凝后形成铸锭；

所述的多孔分流盘为均布分流孔的圆形或多边形盘，其下方设有预热装置以使流经的金属熔体不发生凝固现象；

所述的熔体释放机构包括：坩埚、上引装置和塞杆，其中：塞杆的头部与上引装置连接，塞杆的底部嵌入坩埚的底部并在处于最低位时与多孔分流盘接触，上引装置与控制机构相连并接收上引指令；

所述的冷凝机构包括：正对多孔分流盘设置的带有冷却水管的冷凝台和带有位移控制器的下引装置，其中：下引装置通过位移控制器与控制机构相连并接收移动步幅信息和移动方式信息；

所述的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、塞杆处于最低位使多孔分流盘封闭，将完全熔化的金属液倒入坩埚并停留1小时使温度达到大于合金熔点的T₁；将上腔体和成型腔体抽真空并在上腔体内充入适量氩气使其气压为P₂，而成型腔体内不充或充入少量的氩气使其气压为P₁，且满足P₂＞P₁；将预热装置置于多孔分流盘的正下方并使多孔分流盘预热至大于合金熔点T₂；打开电磁搅拌器使金属液成分和温度保持均匀；

步骤2、设定多孔分流盘的底面到铸型内腔的底面的距离为h，并设定合理的冷凝台下引速度V₂；

步骤3、关闭电磁搅拌器并开启冷却水，将推杆拔出，预热装置从多孔分流盘的正下方移开；开启上引装置，控制塞杆的抬起或间歇抬起状态获得连续或间歇的两种微液滴喷出形式，经过距离h喷射到铸型内腔表面并在冷凝机构的作用下发生冷凝形成半固态金属层；开启下引装置使冷凝台以速度V₂匀速下移并使多孔分流盘至铸锭上表面的距离h保持恒定；随着冷凝台的逐步下移，铸型中的金属锭下部为全固态，表面为半固态，进入稳定生长状态；

步骤4、当坩埚中的金属液释放完毕，将塞杆降至最低位，关闭多孔分流盘，关闭下引装置，关闭冷却水，结束制备过程；

所述的连续的微液滴喷出形式是指：抬起塞杆，坩埚中的金属液在气压差的作用下从多孔分流盘中以微液滴的形式喷出，即完成铸锭的连续式制备；

所述的间歇的微液滴喷出形式是指：抬起塞杆并保持其抬起的状态时间为t₁，坩埚中的金属液在气压差的作用下从多孔分流盘中以微液滴的形式喷出，经过t₁时间后放下塞杆，保持在t₂时间内多孔分流盘处于关闭状态，重复上述步骤即完成铸锭的间歇式制备。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述的坩埚的顶部设有保温罩，其外部设有加热器和电磁搅拌器。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述的冷凝台和下引装置之间设有沿竖直导轨活动设置的支撑台。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述的上腔体和成型腔体均通过进气管道与惰性气源相连以向其内部传输惰性气体，该进气管道均设有阀门以控制通断。