專利名稱：一種控制晶體生長速率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，特指一種控制晶體生長速率決定定向凝固一次 枝晶間距的方法。
背景技術(shù)：
金屬凝固過程是以枝晶生長為主要形式，枝晶組織特征和凝固界面直接影響著 凝固組織和材料的性能。其中枝晶間距是決定合金組織中溶質(zhì)、中間相等性質(zhì)的重要凝 固組織參數(shù)。晶體在定向凝固生長時，柱狀晶生長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。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，最后形成一個完整晶粒。對于平行 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、枝晶生長的一個重要因素。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。目前國內(nèi)外對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程中目前尚未有全 面的研究。本發(fā)明針對這一問題，開發(fā)了一種控制晶體生長速率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晶體生長速率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，對定向凝固Al_4.5%Cu合金一次枝晶間距進行控制，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 凝固爐中進行，其溫度由裝在加熱元件的三組熱電偶控制，工作時溫度控制在士5K。在 工作中熱電偶的放置與坩堝熱流方向相平行，在加熱和冷卻過程中，用熱電偶測得溫度 分布。為了保證爐溫，保持冷卻水(恒定溫度)在恒定水壓，同時固定冷卻水和發(fā)熱臺 之間的距離，以保證工作時溫度梯度恒定。通過控制電機的下拉速率來實現(xiàn)控制晶體生 長的速率，在抽拉速率不是很大時(小于lOOr/min)，電機的抽拉速率可近似等于晶體的 生長速率。本發(fā)明選用Al_4.5%Cu合金，通過表1的相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)，得出晶體生長速率 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
1. 一種控制晶體生長速率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行，其溫度由裝在加熱元件 的三組熱電偶控制，工作時溫度控制在士5K;在工作中熱電偶的放置與坩堝熱流方向相 平行，在加熱和冷卻過程中，用熱電偶測得溫度分布；為了保證爐溫，保持冷卻水(恒 定溫度)在恒定水壓，同時固定冷卻水和發(fā)熱臺之間的距離，以保證工作時溫度梯度恒 定；通過控制電機的下拉速率來實現(xiàn)控制晶體生長的速率，在抽拉速率不是很大時(小 于lOOr/min)，電機的抽拉速率可近似等于晶體的生長速率；本發(fā)明選用A卜4.5% Cu合 金，通過表1的相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)，得出晶體生長速率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所述的一種控制晶體生長速率決定定向凝固一次枝晶間距的方法， 定向凝固Al-4.5% Cu合金，抽拉速率40r/min時，測得一次枝晶間距327.6 μ m ；抽拉速 率60r/min時，測得一次枝晶間距159.7 μ m ；抽拉速率80r/min時，測得一次枝晶間距 125.7μιη ；但抽拉速率不能再增加，接近lOOr/min時，電機的抽拉速率已經(jīng)不等于晶體 的生長速率，因此無法測得一次枝晶間距。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種控制晶體生長速率決定定向凝固一次枝晶間距的方法， 定向凝固Al-4.5% Cu合金，抽拉速率可優(yōu)選為80r/min時。
全文摘要
一種控制晶體生長速率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行，其溫度由裝在加熱元件的三組熱電偶控制，工作時溫度控制在±5K。在工作中熱電偶的放置與坩堝熱流方向相平行，在加熱和冷卻過程中，用熱電偶測得溫度分布。為了保證爐溫，保持冷卻水(恒定溫度)在恒定水壓，同時固定冷卻水和發(fā)熱臺之間的距離，以保證工作時溫度梯度恒定。通過控制電機的下拉速率來實現(xiàn)控制晶體生長的速率，本發(fā)明選用Al-4.5％Cu合金，通過相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)，得出晶體生長速率與一次枝晶間距的內(nèi)在關(guān)系。
文檔編號C30B29/52GK102021456SQ201010508968
公開日2011年4月20日 申請日期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, 揚嵩, 鄭利波 申請人:鎮(zhèn)江憶諾唯記憶合金有限公司