專利名稱：一種控制溫度梯度決定定向凝固一次枝晶間距的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于定向凝固技術(shù)領(lǐng)域，特指一種控制溫度梯度決定定向凝固一次枝晶間 距的方法。
背景技術(shù)：
在金屬凝固過(guò)程中，金屬以樹(shù)枝晶的形式生長(zhǎng)是一種主要方式。而樹(shù)枝晶的大小 與形態(tài)對(duì)金屬的性能有很大的影響。枝晶間距就是其中一個(gè)最重要的參數(shù)，間距的大小與 組織中顯微偏析、夾雜的形成、微裂紋與縮松的產(chǎn)生等都有密切的關(guān)系。尤其是一次枝晶間 距是影響合金組織中溶質(zhì)、中間相、共晶相或雜質(zhì)分布的重要凝固組織參數(shù)，研究其形成機(jī) 制以及和凝固條件的依賴關(guān)系，有利于對(duì)合金凝固組織實(shí)施準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和控制，因此對(duì)提高 合金性能具有十分重要的意義。晶體在定向凝固生長(zhǎng)時(shí)，柱狀晶生長(zhǎng)方向與熱流方向平行，兩者的方向相反，晶體 以一定的速度向液體內(nèi)生長(zhǎng)。枝晶尖端溫度與金屬或合金液相線溫度相等，其晶界與枝晶 的主軸平行，枝晶的主軸不斷產(chǎn)生分枝，最后形成一個(gè)完整晶粒。對(duì)于平行排列的枝晶，他 們的間隔被定義為一次枝晶間距。在定向凝固理論中，晶體生長(zhǎng)速率是定向凝固技術(shù)中的 重要工藝參數(shù)，是影響金屬凝固、枝晶生長(zhǎng)的一個(gè)重要因素。決定了晶體的顯微組織(即枝 晶間距)，枝晶間距小則晶粒細(xì)小，合金性能提高，因此可以滿足工程等領(lǐng)域的需要。目前國(guó) 內(nèi)外對(duì)于定向凝固組織的影響因素的研究一般集中在定性分析，關(guān)于定向凝固組織與可控 凝固參數(shù)關(guān)系的定量研究在合金凝固過(guò)程中目前尚未有全面的研究。本發(fā)明針對(duì)這一問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了一種控制溫度梯度決定定向凝固一次枝晶間距的方 法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供一種控制溫度梯度決定定向凝固一次枝晶間距的方法。本發(fā)明具體技術(shù)方案為，對(duì)定向凝固A1-4. 5% Cu合金一次枝晶間距進(jìn)行控制，以 滿足工程等領(lǐng)域的需求。其特征在于定向凝固Al-4.5% Cu合金在5kg坩堝下拉式真空 定向凝固爐中進(jìn)行，其溫度由裝在加熱元件的三組熱電偶控制，工作時(shí)溫度控制在士5K。在 工作中熱電偶的放置與坩堝熱流方向相平行，在加熱和冷卻過(guò)程中，用熱電偶測(cè)得溫度分 布。為了保證爐溫，保持冷卻水(恒定溫度)在恒定水壓，同時(shí)固定冷卻水和發(fā)熱臺(tái)之間的 距離，以保證工作時(shí)溫度梯度恒定。在保持抽拉速率不變的條件下，在相同的過(guò)熱溫度和過(guò) 熱時(shí)間條件下，分別改變上下加熱體的溫度，達(dá)到改變合金凝固時(shí)界面前沿的溫度梯度的 要求。本發(fā)明是在保證晶體的生長(zhǎng)速率的前提下，考慮溫度梯度的影響，通過(guò)表1的相關(guān)參 數(shù)數(shù)據(jù)，得出溫度梯度與一次枝晶間距的內(nèi)在關(guān)系。表1是本發(fā)明的相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)。表1相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
一種控制溫度梯度決定定向凝固一次枝晶間距的方法，其特征在于定向凝固Al 4.5％Cu合金在5kg坩堝下拉式真空定向凝固爐中進(jìn)行，其溫度由裝在加熱元件的三組熱電偶控制，工作時(shí)溫度控制在±5K；在工作中熱電偶的放置與坩堝熱流方向相平行，在加熱和冷卻過(guò)程中，用熱電偶測(cè)得溫度分布；為了保證爐溫，保持冷卻水(恒定溫度)在恒定水壓，同時(shí)固定冷卻水和發(fā)熱臺(tái)之間的距離，以保證工作時(shí)溫度梯度恒定。在保持抽拉速率不變的條件下，在相同的過(guò)熱溫度和過(guò)熱時(shí)間條件下，分別改變上下加熱體的溫度，達(dá)到改變合金凝固時(shí)界面前沿的溫度梯度的要求；本發(fā)明是在保證晶體的生長(zhǎng)速率的前提下，考慮溫度梯度的影響，通過(guò)表1的相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)，得出溫度梯度與一次枝晶間距的內(nèi)在關(guān)系；表1是本發(fā)明的相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)。表1相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種控制溫度梯度決定定向凝固一次枝晶間距的方法，定向凝 固A1-4. 5% Cu合金，溫度梯度5. 4k/mm時(shí)，測(cè)得一次枝晶間距254. 7um ；溫度梯度7. 8k/mm 時(shí)，測(cè)得一次枝晶間距197. 3um ；溫度梯度9. 6k/mm時(shí)，測(cè)得一次枝晶間距152. 9um ；溫度梯 度達(dá)到最大值11. 7k/mm時(shí)，測(cè)得一次枝晶間距126. 4um。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種控制溫度梯度決定定向凝固一次枝晶間距的方法，定向凝 固A1-4. 5% Cu合金，溫度梯度可優(yōu)選為11. 7k/mm。
全文摘要
一種控制溫度梯度決定定向凝固一次枝晶間距的方法，屬于定向凝固技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于定向凝固Al-4.5％Cu合金在5kg坩堝下拉式真空定向凝固爐中進(jìn)行，其溫度由裝在加熱元件的三組熱電偶控制，工作時(shí)溫度控制在±5K。在保持抽拉速率不變的條件下，在相同的過(guò)熱溫度和過(guò)熱時(shí)間條件下，分別改變上下加熱體的溫度，達(dá)到改變合金凝固時(shí)界面前沿的溫度梯度的要求。本發(fā)明是在保證晶體的生長(zhǎng)速率的前提下，考慮溫度梯度的影響，通過(guò)相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)，得出溫度梯度與一次枝晶間距的內(nèi)在關(guān)系。
文檔編號(hào)C30B11/00GK101994150SQ20101050896
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者司乃潮, 司松海, 揚(yáng)嵩, 鄭利波 申請(qǐng)人:鎮(zhèn)江憶諾唯記憶合金有限公司