申请/专利权人：上海大学

申请日：2021-04-14

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN113279049B

主分类号：C30B11/00

分类号：C30B11/00;C30B29/52;B22D27/02;B22D27/04;F01D5/28

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2021.09.07#实质审查的生效;2021.08.20#公开

摘要：本发明涉及一种控制单晶金属铸件平台杂晶形成的装置、方法及其应用，通过这种磁场稳定熔体流动、减小液固界面曲率、不破坏枝晶形态的效应降低单晶金属铸件平台杂晶。其具体如下：在定向凝固炉外安装Cusp磁体，通过控制磁场强度大小和磁场中心相对于铸件凝固中液固界面的位置，在定向凝固的铸件液固界面产生不同强度的流动来减小液固界面的曲率，进而有效的抑制杂晶形成，比如变截面平台处的杂晶，改善单晶晶体的整体和完整性，提升后续的服役性能。本发明具有装备简单和易于实现等优点，可以应用在各种单晶金属铸件的制备中，比如单晶高温合金叶片。

主权项：1.一种控制单晶金属铸件平台杂晶形成的方法，其特征在于：包括Cusp磁体系统和定向凝固设备系统；其中，Cusp磁体系统包括Cusp磁体2主体、直流电源、冷水机；其中，定向凝固系统包括定向炉体、加热体、控温系统、冷却系统、抽拉系统；在磁体中心竖直的圆柱形内腔通道内安放定向凝固加热炉，炉体上方有测量炉内温度的热电偶1，炉壁设置有保温层6，炉体内装有带加热电源的石墨电阻7；炉体下方安装设置冷却介质腔9，在冷却介质腔9中装入冷却金属液或冷却气体，与抽拉系统相连的活动拉杆5从冷却介质腔9中穿过，活动拉杆5的顶端连接装有母合金的刚玉管8，刚玉管8安装在炉体内腔中，使母合金熔体从炉体内腔进入刚玉管8中，在加热炉和液态金属腔之间设有隔热层3；Cusp磁体由上下对称的两个线圈组组成，两个线圈组分别通以大小相等和方向相反的直流电，磁场通电电流为100A，线圈组采用水冷铜线圈或超导线圈；冷水机或定向凝固系统的冷却系统采用水冷铜盘，水冷铜盘设置在冷却介质腔9的外侧，水冷铜盘包括进水口4和出水口10；在冷却介质腔9中装入冷却金属液采用Ga-In-Sn或Sn液或Al液，形成液冷装置；或者，在冷却介质腔9中通入冷却气体采用冷空气，形成气冷装置；利用Cusp磁体系统生成Cusp磁场，呈现轴对称和上下对称的磁场强度分布，由Cusp磁体2的中间对称线往上，磁场强度逐渐增强，磁场强度纵向分量逐渐加大，磁场强度径向分量逐渐减小；将Cusp磁场中心区域施加到单晶铸件平台区域附近，减小液固界面曲率、增加液固界面前沿稳定性、不破坏枝晶形态的效应，并抑制金属单晶铸件中杂晶的形成。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 上海大学 控制单晶金属铸件平台杂晶形成的装置、方法及其应用

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