[发明专利]一种均质难混溶合金材料的连续化制备方法及装置

权利要求书

1.一种均质难混溶合金材料的连续化制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、设备准备：

采用组合式的坩埚作为装载难混溶合金材料熔体，组合式的坩埚由上部石墨坩埚(2)和下部石墨坩埚(4)连接组装而成，在上部石墨坩埚(2)下方设置下部石墨坩埚(4)；

将待熔铸的金属原料放入上部石墨坩埚(2)中，在上部石墨坩埚(2)外部设有上部感应线圈(3)，在感应加热线圈(3)中通入交流电，通过感应加热方法，加热并熔化在上部石墨坩埚(2)中的金属原料，形成金属熔体(1)；

将下部石墨坩埚(4)作为石墨结晶器，在下部石墨坩埚(4)外部设有结晶器水冷装置(5)，用于冷却合金熔体(1)；在结晶器水冷装置(5)外侧从上到下依次设有脉冲线圈(6)和强磁场线圈(7)；在下部石墨坩埚(4)的下方设置引锭杆(10)，并在引锭杆两侧设置二冷水(8)喷口；在感应加热线圈(3)中通入交流电的同时，开启结晶器水冷装置(5)与二冷水(8)；

步骤2、外加磁场辅助合金凝固过程：

在待熔化后的金属熔体(1)从上部石墨坩埚(2)流入下部石墨结晶器(4)中时，利用结晶器水冷装置(5)与二冷水(8)的冷却作用，使难混溶合金的金属熔体(1)在下部石墨结晶器(4)中发生凝固；

在难混溶合金凝固过程中，在下部石墨结晶器(4)外部的脉冲线圈(6)中通入脉冲电流，利用脉冲电流力对下部石墨结晶器(4)中合金熔体(1)进行脉冲式振荡，从而获得细化第二相液滴(12)；

在难混溶合金凝固过程中，还在强磁场线圈(7)中通入直流电，从而在金属熔体(1)凝固界面前沿诱导磁场，利用磁场对熔体运动进行抑制，阻碍细化的第二相液滴(12)的上浮、下沉、偏聚和凝并，从而实现细化的第二相液滴(12)在金属熔体(1)凝固界面前沿进行弥散分布；

步骤3、连铸过程：

开启抽拉连铸设备(9)，定向抽拉引锭杆(10)，利用抽拉连铸设备(9)将引锭杆(10)从下部石墨结晶器(4)中拉出，制备出均质难混溶合金材料的连铸坯，实现了难混溶合金材料的连续化制备。

2.根据权利要求1所述均质难混溶合金材料的连续化制备方法，其特征在于：在结晶器水冷装置(5)外部设置一个脉冲线圈(6)，在脉冲线圈中通入脉冲电流，在金属熔体(1)内部感生出变化的磁场与电流，从而产生脉冲振荡的电磁力，利用该电磁力振碎和细化难混溶合金凝固过程中形成的第二相液滴(11)；

在脉冲线圈(6)的下部设置一个强磁场线圈(7)，在强磁场线圈(7)中通入直流电，这将在熔体中感生出稳恒磁场，利用磁场的制动效应，阻碍被振碎的第二相液滴(12)的上浮、下沉、偏聚和凝并过程，从而实现第二相液滴(11)的细化与弥散分布。

3.根据权利要求1所述均质难混溶合金材料的连续化制备方法，其特征在于：脉冲线圈(6)在金属熔体(1)内部感生的变化电流与强磁场线圈(7)在熔体中感生的磁场相互作用，在金属熔体(1)中感生出电磁振荡力，细化第二相液滴(11)并使其弥散分布。

4.根据权利要求1所述均质难混溶合金材料的连续化制备方法，其特征在于：适用于制备难混溶合金材料，难混溶合金材料为Cu-Pb、Cu-Fe、Cu-Co、Al-Bi、Al-Pb中的任意一种；

或者，适用于难混溶合金材料的水平、立式、立弯式中的任意一种连铸工艺过程；

或者，适用于圆坯、方坯、板坯、管坯及异型坯中的任意一种连铸坯的制备。

5.根据权利要求1所述均质难混溶合金材料的连续化制备方法，其特征在于：在感应加热线圈(3)中通入的交流电为中/高频交流电，其频率范围为1kHz-100kHz，电流范围为0-500000A。

6.根据权利要求1所述均质难混溶合金材料的连续化制备方法，其特征在于：在脉冲线圈(6)中通入的是脉冲电流，其频率范围为0.1Hz-1000Hz，占空比为1-100％，电流范围为0-10000A。

7.根据权利要求1所述均质难混溶合金材料的连续化制备方法，其特征在于：在强磁场线圈(7)中通入的是直流电，其电流范围为0-10000A，所诱导产生磁场强度为0-30T。