專利名稱：生產(chǎn)大直徑TbDyFe基合金定向凝固晶體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于制備定向凝固TbDyFe基磁致伸縮合金的技術(shù)。
背景技術(shù)：
稀土超磁致伸縮合金是一種在磁場中能產(chǎn)生很大應變的RFe2化合物(R指稀土元素)，主要包括(TbDy)Fe2合金和SmFe2合金兩類，最常用的是Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金(以下簡稱RE-GMM)。RE-GMM一般用真空非自耗電弧爐熔煉母合金，在真空定向凝固設(shè)備中處理，使合金形成具有軸向取向的定向結(jié)晶的組織，然后進行熱處理。
關(guān)于RE-GMM的定向凝固處理，早期用Czochralski技術(shù)制備單晶。1981年Savage等在美國專利4308474中采用了Bridgeman技術(shù)用感應圈使管狀坩堝中的母棒熔化，坩堝以一定的速度下降。美國專利4609402介紹了浮區(qū)區(qū)熔技術(shù)母棒定位于豎直的管式石英室的軸心，用感應圈使母棒形成熔區(qū)，隨著感應器由下向上移動，熔區(qū)向上運動。美國專利4770704中發(fā)表了改進的Bridgman技術(shù)將母合金棒的制備和定向凝固工序結(jié)合到一個設(shè)備中完成。上述方法在被稱作“一步法”技術(shù)，具體方法是用真空非自耗電弧爐熔煉得到小塊的母合金錠，在另一個比較大的真空感應爐中將許多小錠重熔，成分均勻后，合金液通過坩堝底部的小孔注入處于同一真空系統(tǒng)中的管狀模具，環(huán)繞模具管的高頻感應圈使模具中的合金保持液態(tài)；模具向下緩慢移動，使模具中的合金液從底部開始向上逐漸冷卻凝固，形成定向結(jié)晶的組織，用這種技術(shù)可制備出直徑最大為65mm的高性能晶體。中國專利03156926中采用類似的“一步法”技術(shù)，可制備最大直徑為75mm的RE-GMM。日本專利JP6238425中講述的制備工藝包括用真空高頻感應爐熔煉，用溫度場控制的方法進行定向凝固，但是它采用的是一種最原始的溫度場控制，一端冷，一端熱，形成一個固定的不可調(diào)節(jié)的溫度梯度。因此這種技術(shù)無法用于長度大于5cm的材料的定向凝固，因為晶體還沒有生長到中部，中部就已經(jīng)凝固了。本申請人在中國專利ZL01276500.7中也提出了一步法制備RE-GMM晶體的方法。
現(xiàn)有技術(shù)RE-GMM的熔煉主要有兩種方法采用普通真空感應熔煉技術(shù)的耐火材料(Al2O3、MgO等)坩堝，由于稀土金屬會同坩堝材料發(fā)生反應，所以合金液中的雜質(zhì)含量較高，經(jīng)過坩堝的污染，實際純度無法保證，合金的性能較低。另外一種是使用真空非自耗電弧爐，用水冷銅坩堝代替耐火材料坩堝。這雖然解決了污染問題，但非自耗電弧爐的規(guī)格很小(一般小于1kg)，無法在生產(chǎn)條件下應用，而且由于使用鎢電極的電弧加熱爐料，難于使材質(zhì)均勻。
現(xiàn)有技術(shù)制備RE-GMM晶體的定向凝固工序大多采用改進的Bridgeman技術(shù)，通過感應加熱在母棒中形成熔區(qū)，同時緩慢向下移動母棒，使母棒從底部開始向上逐漸冷卻凝固，從而在母棒中實現(xiàn)自下而上的熔化-凝固-結(jié)晶過程的。這種技術(shù)對于制備大直徑晶體有以下困難，不能適應較大規(guī)模的生產(chǎn)1、在液/固界面，晶體的生長方向是平行于該界面處的溫度梯度的方向的，為了使晶體沿母棒的軸線方向生長，就必須加強沿軸線方向的溫度梯度，盡量減小在界面內(nèi)的徑向溫差。但是，母棒的直徑越大，熔區(qū)徑向溫差就越難于通過熱傳導得到平衡，晶體生長方向的偏差就越大。引起徑向溫差的原因包括感應加熱的趨膚效應使表面溫度高于芯部的溫差；感應圈對材料的不均勻加熱引起的沿截面圓周方向上不同位置的溫差；表面散熱造成的表面溫度低于芯部的溫差等。
2、在用感應圈加熱的條件下，當定向凝固過程接近結(jié)束，加熱到母棒端部時，由于負載過小，母棒同感應圈的耦合會失去匹配。所以靠近端部的整個熔區(qū)總是一致降溫，同時凝固，定向凝固過程無法一直發(fā)展到端部。母棒直徑越大，非定向凝固的端部區(qū)所占的比例就越大，棒體就越短，成材率就越低。
3、母棒直徑越大，晶體生長過程遭遇振動和擾動的可能性就越突出。這是由于母棒在提拉過程中的機械顫動更加強烈；加熱電磁場的功率升高，感應圈的電磁場對熔區(qū)的擾動加??；熔區(qū)上方的棒體開裂形成掉落塊和不均勻熔化使熔區(qū)上方的棒體坍塌，從而對熔區(qū)產(chǎn)生機械沖擊的作用增強，這些都會破壞晶體生長的連續(xù)性和穩(wěn)定性。
4、凝固過程產(chǎn)生的內(nèi)應力會引起材料開裂。由于母棒直徑越大，徑向溫差就越大，形成徑向裂紋的傾向也就越嚴重。利用MB技術(shù)生長RE-GMM定向凝固晶體時，在φ30mm的晶體中就經(jīng)常會出現(xiàn)裂紋，而φ50mm或更粗的晶體在定向結(jié)晶之后，會沿縱向開裂成三瓣截面呈扇形的柱形體。
5、效率低，能耗大。在以前的工藝中，每一道工序完成后都要將半成品冷卻，在下一道工序再重新加熱。
6、熔煉鑄造、定向凝固、熱處理等每一道工序之后都需要研磨表面，切除兩端后，總成材率一般低于55％。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服了傳統(tǒng)技術(shù)在制備大直徑RE-GMM時所遇到的困難，提供一種生產(chǎn)大直徑TbDyFe基定向凝固晶體的方法，能制備出高性能、優(yōu)良材質(zhì)的大直徑RE-GMM，而且制備效率高，生產(chǎn)成本低，適合于產(chǎn)業(yè)化的要求。
本發(fā)明是在最適合于產(chǎn)業(yè)化要求的一步法技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的，對于其中的定向凝固操作，選擇最適合于制備大直徑RE-GMM晶體的技術(shù)——溫度場控制技術(shù)，這種一步法技術(shù)稱之為“新一步法”技術(shù)，這是因為它所包含的各個操作步驟所采用的技術(shù)都與原一步法技術(shù)均有所不同將懸浮熔煉-溫度場控制定向凝固-熱處理三位一體，熔煉操作采用了真空感應冷坩堝懸浮熔煉技術(shù)，定向凝固則采用了溫度場控制技術(shù)，將熱處理工序也結(jié)合到了同一設(shè)備中一并完成，在冷卻過程實現(xiàn)了熱處理，還設(shè)計了批處理技術(shù)和連續(xù)化運行的生產(chǎn)技術(shù)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種生產(chǎn)大直徑TbDyFe基定向凝固晶體的方法，其特征在于主要包括在真空感應懸浮熔煉爐的爐體中用水冷銅坩堝熔煉母合金；模具外套裝上下層疊設(shè)置的環(huán)形加熱器組，每個加熱器構(gòu)成一個環(huán)形加熱層，每層加熱溫度可以獨立測量和控制，管狀模具相對于爐體靜止，啟動加熱器組，使各段加熱層均加熱到高于合金熔點的溫度；將銅坩堝內(nèi)已熔融的合金液注入管狀模具；自下而上逐步降低各段加熱層的溫度至合金熔點之下，使合金液自下而上定向凝固；然后使各層的母合金液在凝固后緩慢降溫，使晶體在降溫過程接受熱處理。
對于坩堝中裝入原料Tb、Dy和Fe進行母合金真空感應懸浮熔煉的情況，在注入合金液之前，加熱器組先將模具管自上而下加熱至1290～1500℃，最好為1300～1350℃。注入合金液之后，自下而上逐步將各段加熱層的溫度降至低于1260℃，最好降至1220℃±5℃。
加熱器組內(nèi)腔中的溫度以等于或小于固/液轉(zhuǎn)變溫度的等溫面勻速地向上移動。
定向凝固后的晶體棒的熱處理工序在同一個設(shè)備中完成。
將定向凝固后的晶體棒通過自行緩慢降溫完成熱處理過程。
將定向凝固后的晶體棒移入同一爐體中的熱處理爐中進行熱處理，然后緩冷降溫。
為提高生產(chǎn)效率，可在每一個爐次中依次進行制備若干支晶體的批處理。將第一爐爐料加入坩堝并完成熔煉，當合金液注入模具之后，在不開爐的情況下，將第二爐爐料加入坩堝進行第二爐的熔煉，模具中的合金液同時進行定向凝固，形成第一支晶體棒后送入熱處理爐；而第二爐的爐料注入模具開始定向凝固，坩堝加入第三爐爐料，依此類推完成各爐的加料、熔煉、定向凝固和熱處理操作，各支被依次送入熱處理爐的晶體棒依次經(jīng)過處理段、緩冷段，最后進入貯存段。
為進一步提高生產(chǎn)效率，將熔煉、定向凝固、熱處理工序循環(huán)進行。在按上述工序晶體棒被送入緩冷段后，關(guān)閉出口段出口處的密封門，用輔助真空-充氬系統(tǒng)對出口段抽真空和充氬；打開緩冷段與出口段之間的密封門，將晶體棒送入出口段；關(guān)閉緩冷段與出口段之間的密封門，打開出口處的密封門，取出成品棒。
晶體生長過程采用溫度場控制技術(shù)，它用電阻加熱的方法使合金保持液態(tài)，然后通過控制各段加熱器降溫程序而使合金液實現(xiàn)自下向上定向凝固，使前述制備大直徑RE-GMM晶體的困難得到了解決1、注入模具的合金液的溫度基本均勻，模具外加熱器的溫度又與模具中合金液的溫度基本相同，既無趨膚效應引起的表層高溫和散熱引起的表層降溫問題，也無感應圈對材料不均勻加熱引起沿截面圓周方向上不同位置的溫差的問題，所以產(chǎn)生徑向溫度梯度的原因都被排除。在模具內(nèi)的合金液中，只存在底部水冷頭引起的軸向溫度梯度，所以晶體能夠嚴格的沿軸向生長。
2、加熱器是電阻式，沒有母棒端部因負載過小而同感應圈的耦合失去匹配的問題，定向凝固過程可以持續(xù)到最頂端。
3、模具牢固固定在加熱器中，移動、震動被消除；用電阻加熱不存在電磁擾動；由于合金原來就是連續(xù)的液體，所以也無開裂掉塊和不均勻熔化沖擊熔區(qū)的問題，因此晶體生長的連續(xù)性和穩(wěn)定性能得到保證。
4、由于消除了徑向溫度梯度，凝固過程在軸向溫度梯度的作用下自下而上順序完成，不存在形成徑向裂紋或開裂的傾向。
溫度場控制技術(shù)的核心在于使模具中液相/固相界面(即晶體生長的前沿)以恒定速度向上移動，此速度應該等于或低于晶體自然生長的速度，以便保證晶體生長的連續(xù)性和穩(wěn)定性。為此，應該使加熱器內(nèi)腔中溫度等于固/液轉(zhuǎn)變溫度的等溫面以規(guī)定的速度勻速地向上移動。所以各段加熱器的溫度必須在某種規(guī)定的降溫程序的控制下運行。根據(jù)熱傳導方程可以推導出適合于該要求的控制各段加熱器溫度的降溫程序，應用計算機對此程序進行模擬，然后對控制程序的細節(jié)進行修正。這種技術(shù)的難點在于，在定向凝固過程中，模具中的母合金材料在凝固前一直處于高于熔點的高溫，合金液同模具材料的反應時間較長，模具材料對合金會造成污染。解決這個問題的措施包括a.選擇高穩(wěn)定性的模具材料，例如優(yōu)質(zhì)石英、優(yōu)質(zhì)剛玉或BN等，最好在模具管的內(nèi)壁施加更加穩(wěn)定的涂層，如稀土氧化物；b.控制固/液界面向上移動的速度不能過低；c.控制合金液的澆注溫度不能過高。
試驗表明，在采取了這些措施之后，合金液同模具材料的反應基本上得到了控制。試驗中還發(fā)現(xiàn)，在制備大直徑晶體的情況下這種污染不是很嚴重，這是由于模具的內(nèi)徑越大，合金液同模具管相接觸的比表面積就越小，它們的反應相對較輕。而且由于合金液呈靜態(tài)，反應集中于表層，而這一層是易于去除的。
本發(fā)明的積極效果是a.熔煉過程保證了母合金的純凈度，定向凝固過程克服了用傳統(tǒng)技術(shù)制備大直徑晶體時出現(xiàn)的技術(shù)困難，定向結(jié)晶效果好，抑制了產(chǎn)品形成裂紋的傾向，產(chǎn)品合格品率和優(yōu)質(zhì)品率高。
b.提高成材率只需要在出爐后進行一次研磨表面和切除兩端的操作，成材率可以達到75％以上。
c.節(jié)省能源，提高了制備效率在接續(xù)的工序之間取消了先冷卻再重新加熱的過程，從而節(jié)省能源，提高制備效率。在批處理運行和連續(xù)化運行的條件下，制備一支20～25kg重的晶體的時間可以從9個小時分別縮短到2個小時和1.6小時。
d.降低制備成本提高成材率，降低能源消耗和制備效率等方面的優(yōu)點，加上合格品率和優(yōu)級品率的提高的作用，以及熔煉采用冷坩堝真空感應懸浮熔煉技術(shù)，合金液同坩堝材料的反應完全被排除，純度和性能得到了保證，熔煉和鑄造的殘料、廢料保持著較高的純度，可以回收，回收料和非高純料經(jīng)過提純，可用作熔煉的原料，原料成本降低，都使生產(chǎn)成本顯著降低。
e.由于是用電磁場加熱，合金液能夠得到電磁攪拌，均勻性好，爐子和模具可以有較大的規(guī)格，能夠生產(chǎn)直徑大于90mm的晶體棒。
F、由于產(chǎn)品質(zhì)量得到保證，成材率提高，連續(xù)化運行使制備效率顯著提高，生產(chǎn)成本顯著降低，可從小規(guī)模實驗室制備實現(xiàn)工廠化大規(guī)模生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變。


圖1為本發(fā)明將坩堝內(nèi)合金熔液注入模具的狀況示意圖。
圖2為定向凝固后的晶體棒移入同一爐體中的處理裝置中進行熱處理的狀況示意圖。
圖3為進行批處理所對應的運行狀況示意圖。
圖4為進行循環(huán)處理所對應的運行狀況示意圖。
圖中標記說明爐體01，水冷銅坩堝02，加熱器03，模具04，合金熔液05，水冷頭06，拉桿07，晶體棒08，密封門09，熱處理爐10，加料器11，爐料12，處理段13，緩冷段14，貯存段15，出口段16。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
實施例1利用一臺屬于基本結(jié)構(gòu)的設(shè)備，如圖1所示。設(shè)備配備500kW的中頻感應電源，裝置水冷銅坩堝02，可用懸浮熔煉技術(shù)熔煉25kg的Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金。該設(shè)備熔煉部分的結(jié)構(gòu)和操作基本相同于本申請人的專利ZL01274217.1所介紹。在坩堝02旁邊豎直設(shè)置上下層疊設(shè)置的加熱器組，每個加熱器03構(gòu)成一個加熱層，每層加熱溫度可以獨立測量和控制。加熱器組由上下層疊的6個鉬絲加熱器03組成。加熱器組中心豎直放置一支內(nèi)徑103mm、高度約400mm的石英管模具04，模具管的下端安裝在紫銅的水冷頭06上，管狀模具04相對于爐體01和加熱器組靜止。坩堝02中裝入了原料Tb、Dy和Fe，總量25kg。爐體01在抽真空之后充入了高純氬氣，啟動中頻電源熔煉爐料，經(jīng)過3次翻錠和重熔后，合金液05注入石英模具管04之中。在注入合金液之前，加熱器組已經(jīng)將模具管04從上至下加熱至1300℃±5℃，注入合金液之后，首先降低最下面一層加熱器的溫度，使其最下端的溫度降至1220℃±5℃。然后，依次自下而上將各層加熱器的溫度均降至1220℃±5℃。降溫過程應該使模具內(nèi)溫度等于1220℃±5℃的等溫面向上移動的速度等于3.5mm/min，利用約100分鐘的時間使高度約330mm的合金液完成定向凝固。各層加熱器在溫度低于1100℃之后應緩慢降溫進入熱處理，使模具的溫度從1100℃降至950℃的時間等于1.5小時。然后斷開加熱器的電流，使經(jīng)過定向凝固和熱處理的晶體棒自然冷卻。從澆注合金液開始計時，經(jīng)過5～6個小時后開爐取出晶體棒08。取出的晶體棒切除兩端，研磨表面后，得到直徑100mm，長度300mm的成品，成材率達87％。
本實施例盡管結(jié)構(gòu)、工序簡單，但缺陷是效率不高。一臺裝料25kg的懸浮熔煉爐，準備工作和裝料0.5小時，抽真空耗費1.5小時，熔煉(包括3次翻錠和重熔)1個小時。合金液注入內(nèi)徑100mm的模具中，高度約350mm，它的定向凝固約需要1.5小時，連同前面的時間共計4.5個小時。如果在定向凝固的模具-加熱器中原地熱處理(2小時)和緩冷(2.5小時)，就需要另外增加4.5小時，總計9個小時才能完成一個爐次。
實施例2如圖2所示，熱處理爐10能同爐體01的真空-充氬系統(tǒng)由左側(cè)密封門09相互隔離，所以定向凝固過程完成后，晶體棒08被送入同一爐體中的處理爐10，然后關(guān)閉左側(cè)密封門09，使處理爐10中的氬氣氣氛同爐體隔離。這時就可以打開熔煉爐，清理爐膛，裝入下一爐的爐料，進行第二爐的抽真空、熔煉和定向凝固。在此第二爐的4.5小時的過程中，第一爐的晶體棒在密閉的熱處理爐10中完成了緩冷熱處理過程。熱處理爐10在保持同爐體01隔離的狀態(tài)下，將右側(cè)的密封門09打開，取出晶體棒08。封閉右側(cè)密封門09后，用輔助的真空-充氬系統(tǒng)對裝置抽真空和充氬，再打開左側(cè)密封門09，準備接受第二個晶體棒。用這種方法，每制備一個晶體棒只需要4.5個小時。
實施例3批處理方法，如圖3所示。一是加料器11分格；二是熱處理爐10在上面實施例2處理爐的基礎(chǔ)上加長但是不同爐體01隔離，其內(nèi)依次設(shè)置熱處理段13、緩冷段14和貯存段15。將若干爐爐料12分別裝入加料器11各格后，爐體01關(guān)閉，抽真空、充氬，然后將第一爐爐料加入坩堝02，用1個小時完成熔煉過程。當合金液05注入模具04后，在不開爐的情況下，將第二爐爐料加入坩堝02，等待0.5小時后用1個小時進行第二爐的熔煉；與此同時，模具04中的合金液05用1.5小時完成定向凝固，并將此第一支晶體棒08送入熱處理爐10。此時第二爐的爐料注入模具開始定向凝固，坩堝加入第三爐爐料，此后各爐的加料、熔煉和定向凝固操作均用同樣的方式完成。各支完成了定向凝固的晶體棒被依次送入熱處理爐10，并在其中移動，依次經(jīng)過處理段13、緩冷段14，最后進入貯存段15。在這種批處理過程中，雖然每爐爐料從開始熔煉到完成定向凝固、熱處理、緩冷的總時間約6.5小時，但是兩爐的間隔時間僅僅是1.5小時。假設(shè)最開始耗費了0.5小時的準備時間和1.5小時的抽真空的時間，總計2個小時，它分攤到每支晶體的制備時間TP只是2.0/n小時(n是批處理的爐數(shù))，所以每支晶體的制備時間僅為TP＝1.5+2.0/n小時。
實施例4如圖4所示，在實施例3的基礎(chǔ)上進行連續(xù)化運行。加料器11不分格，但是設(shè)置一個中間室，它與加料器的主室通過密封門09相互隔離，中間室的入口處也有密封門。熱處理爐10的結(jié)構(gòu)與批處理方式的熱處理爐大體相同，但是在緩冷段之后不設(shè)貯存段，代替設(shè)置出口段16。出口段16與緩冷段14之間設(shè)有左密封門09，相互之間可以隔離。出口段16的出口處設(shè)有右密封門09，在熔煉第一爐的過程中，將第二爐的爐料12加入加料器11的中間室，用輔助真空-充氬系統(tǒng)對裝有新料的中間室抽真空和充氬，然后打開密封門將新料推入主室再關(guān)閉密封門。第一爐合金熔煉完成并注入模具后，將第二爐爐料加入坩堝，在熔煉第二爐合金的同時對第一爐合金進行定向凝固。完成定向凝固的第一爐晶體棒08被送入熱處理爐10向前移動，在它經(jīng)過處理段13和緩冷段14之后，關(guān)閉出口段16出口處的右密封門09，用輔助真空-充氬系統(tǒng)對出口段16抽真空和充氬。這時，打開緩冷段14與出口段16之間的左密封門09，將晶體棒08送入出口段16，然后關(guān)閉左密封門09，打開右密封門09，取出成品棒。按照這種方式，新料可以依次加入，每熔煉完一爐料之后，可對合金依次進行定向凝固、熱處理，直至取出成品，這樣的循環(huán)可以持續(xù)運行，消除了批處理方式的爐次限制。在這種循環(huán)處理方式過程中制備一爐合金的時間TL雖然也是1.5+2.0/n小時，但是連續(xù)運行過程的n1可以遠遠大于批處理的np，所以制備時間進一步縮短，效率進一步提高，設(shè)批處理過程的np＝4，則TP＝2小時；若連續(xù)化運行的n1＝20，則TL＝1.6小時。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)大直徑TbDyFe基定向凝固晶體的方法，其特征在于主要包括在真空感應懸浮熔煉爐的爐體(1)中用水冷銅坩堝(2)熔煉母合金；模具(4)外套裝上下層疊設(shè)置的環(huán)形加熱器組，每個加熱器(3)構(gòu)成一個環(huán)形加熱層，每層加熱溫度可以獨立測量和控制，管狀模具(4)相對于爐體(1)靜止，啟動加熱器組，使各段加熱層均加熱到高于合金熔點的溫度；將銅坩堝(2)內(nèi)已熔融的合金液注入管狀模具(4)；自下而上逐步降低各段加熱層的溫度至合金熔點之下，使合金液(5)自下而上定向凝固；然后使各層的母合金液在凝固后緩慢降溫，使晶體在降溫過程接受熱處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述生產(chǎn)大直徑TbDyFe基定向凝固晶體的方法，其特征在于坩堝(2)中裝入原料Tb、Dy和Fe進行真空感應懸浮熔煉，在注入合金液之前，加熱器組先將模具管(4)自上而下加熱至1290～1500℃，最好為1300～1350℃。，注入合金液之后，自下而上逐步將各段加熱層的溫度降至低于1260℃，最好降至1220℃±5℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述生產(chǎn)大直徑TbDyFe基定向凝固晶體的方法，其特征在于加熱器組內(nèi)腔中的溫度以等于或小于固/液轉(zhuǎn)變溫度的等溫面勻速地向上移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述生產(chǎn)大直徑TbDyFe基定向凝固晶體的方法，其特征在于定向凝固后的晶體棒的熱處理工序在同一個設(shè)備中完成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述生產(chǎn)大直徑TbDyFe基定向凝固晶體的方法，其特征在于將定向凝固后的晶體棒通過自行緩慢降溫完成熱處理過程。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述生產(chǎn)大直徑TbDyFe基定向凝固晶體的方法，其特征在于將定向凝固后的晶體棒移入同一爐體中的熱處理爐(10)中進行熱處理，然后緩冷降溫。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述生產(chǎn)大直徑TbDyFe基定向凝固晶體的方法，其特征在于在每一個爐次中依次進行制備若干支晶體的批處理，將第一爐爐料加入坩堝(2)并完成熔煉，當合金液注入模具(4)之后，在不開爐的情況下，將第二爐爐料加入坩堝進行第二爐的熔煉，模具中的合金液同時進行定向凝固，形成第一支晶體棒后送入熱處理爐(10)；而第二爐的爐料注入模具開始定向凝固，坩堝加入第三爐爐料，依此類推完成各爐的加料、熔煉、定向凝固和熱處理操作，各支被依次送入熱處理爐(10)的晶體棒依次經(jīng)過處理段13、緩冷段14，最后進入貯存段15。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述生產(chǎn)大直徑TbDyFe基定向凝固晶體的方法，其特征在于熔煉、定向凝固、熱處理循環(huán)進行，在按權(quán)利要求7所述工序晶體棒被送入緩冷段14后，關(guān)閉出口段(16)出口處的密封門，用輔助真空-充氬系統(tǒng)對出口段抽真空和充氬；打開緩冷段與出口段之間的密封門，將晶體棒送入出口段；關(guān)閉緩冷段與出口段之間的密封門，打開出口處的密封門，取出成品棒。
全文摘要
本發(fā)明屬于制備定向凝固TbDyFe基磁致伸縮合金的技術(shù)，特別是一種生產(chǎn)大直徑TbDyFe基定向凝固晶體的方法，主要包括在真空感應懸浮熔煉爐的爐體中用水冷銅坩堝熔煉母合金；模具外套裝上下層疊設(shè)置的相對于爐體靜止的環(huán)形加熱器組，每個加熱器構(gòu)成一個環(huán)形加熱層，每層加熱溫度可以獨立測量和控制，啟動加熱器組，使各段加熱層均加熱到高于合金熔點的溫度；將已熔融的合金液注入管狀模具后自下而上逐步降低各段加熱層的溫度至合金熔點之下，使合金液自下而上定向凝固，然后使晶體在降溫過程接受熱處理。本發(fā)明成材率高，連續(xù)化運行使制備效率顯著提高，生產(chǎn)成本顯著降低，可實現(xiàn)晶體棒的工廠化大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號C22C38/00GK1920117SQ200610052849
公開日2007年2月28日 申請日期2006年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月7日
發(fā)明者李碚 申請人:李碚