一種加入稀土La控制定向凝固一次枝晶間距的方法
2023-06-14 15:58:36 3
專利名稱：一種加入稀土La控制定向凝固一次枝晶間距的方法
技術領域：
本發明屬於定向凝固技術領域，特指一種加入稀土 La控制定向凝固一次枝晶間 距的方法。
背景技術：
金屬凝固過程是以枝晶生長為主要形式，枝晶組織特徵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、中間相等性質的重要凝 固組織參數。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，枝晶的主軸不斷產生分枝，最後形成一個完整晶粒。對於平行 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 定向凝固技術中的重要工藝參數，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 工程等領域的需要。目前國內外對於定向凝固組織的影響因素的研究一般集中在工藝參 數方面的分析，關於稀土 La對定向凝固組織的影響目前尚未有全面的研究。本發明針對這一問題，開發了一種加入稀土 La控制定向凝固一次枝晶間距的方 法。
發明內容
本發明的目的提供一種加入稀土La控制定向凝固一次枝晶間距的方法。其特徵 在於合金成分(質量分數％ )Cu4.5% La0.1-0.5%,其餘為Al。將合金在5kg坩堝下 拉式真空定向凝固爐中進行定向凝固，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(恆定溫度)在恆定水壓，同 時固定冷卻水和發熱臺之間的距離，以保證工作時溫度梯度恆定。通過控制電機的下拉 速率來實現控制晶體生長的速率，在抽拉速率不是很大時(小於lOOr/min)，電機的抽拉 速率可近似等於晶體的生長速率。通過控制三段靜置溫度來控制溫度梯度。本發明選用 Al-4.5%Cu合金中加入La，通過表1的相關參數數據，得出稀土La與一次枝晶間距的內 在關係。表1是本發明的相關參數數據。表1相關參數數據
權利要求
1. 一種加入稀土 La控制定向凝固一次枝晶間距的方法，其特徵在於合金成分(質 量分數％)Cu4.5%La0.1-0.5%，其餘為Al ；將合金在5kg坩堝下拉式真空定向凝固爐中 進行定向凝固，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(恆定溫度)在恆定水壓，同時固定冷卻水和發熱臺 之間的距離，以保證工作時溫度梯度恆定；通過控制電機的下拉速率來實現控制晶體生 長的速率，在抽拉速率不是很大時(小於lOOr/min)，電機的抽拉速率可近似等於晶體的 生長速率；通過控制三段靜置溫度來控制溫度梯度；本發明選用Al_4.5%Cu合金中稀土 La,通過表1的相關參數數據，得出稀土 La與一次枝晶間距的內在關係。 表1相關參數數據
2.根據權利要求1所述一種加入稀土 La控制定向凝固一次枝晶間距的方法，通過改 變稀土 La的加入量，測得枝晶間距見表2。表2添加不同成分的稀土 La的一次枝晶間距及層片間距
3.根據權利要求2所述一種加入鈰控制定向凝固一次枝晶間距的方法，稀土 La的加 入量可優選為0.3%。
全文摘要
一種加入稀土La控制定向凝固一次枝晶間距的方法，屬於定向凝固技術領域，其特徵在於合金成分(質量分數％)Cu4.5％La0.1-0.5％，其餘為Al。將合金在5kg坩堝下拉式真空定向凝固爐中進行定向凝固，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。通過控制電機的下拉速率來實現控制晶體生長的速率，在抽拉速率不是很大時(小於100r/min)，電機的抽拉速率可近似等於晶體的生長速率。通過控制三段靜置溫度來控制溫度梯度。本發明選用Al-4.5％Cu合金中加入稀土La，通過相關參數數據，得出稀土La與一次枝晶間距的內在關係。
文檔編號C22C21/12GK102021455SQ20101050894
公開日2011年4月20日 申請日期2010年10月15日 優先權日2010年10月15日
發明者司乃潮, 司松海, 朱菊明, 李曉薇 申請人:鎮江憶諾唯記憶合金有限公司