專利名稱：一種液態金屬冷卻定向凝固用激冷盤的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種液態金屬冷卻定向凝固用激冷盤，具體地講是一種可通液體介質 循環冷卻的激冷盤。
背景技術：
除了合金成分外，晶粒特征決定了高溫合金性能，定向及單晶葉片由于消除了垂 直于應力軸的橫向晶界，晶向和作用于葉片的應力方向平行，耐溫能力明顯提高，具有更好 的縱向機械性能，能夠在高溫燃氣的惡劣環境中長時間工作。定向及單晶葉片的制備是把底部開口的鑄型固定在一個激冷盤上，激冷盤充當了 鑄型的底部。液態金屬澆入的瞬間和激冷盤接觸的金屬以等軸晶形核、長大，生長方向與熱 流方向最接近的晶粒將淘汰其它晶粒并逐漸占據整個試樣截面。在這一過程熱量主要通過 已經凝固的鑄件薄層，傳導到激冷盤上，固-液界面凝固前沿沿著與熱流傳導相反的方向 推進，直到凝固完畢。在快速凝固法(HRS)工藝中，激冷盤是由內部通冷卻水的銅或銅合金制成的，銅 的導熱性能好，傳熱速度快，熱量可以很快的被循環冷卻水帶走。而在液態金屬冷卻法 (LMC)工藝中，由于銅和銅合金與液態冷卻介質錫或鋁反應不適合做激冷盤。如果通水冷 卻，由于液態錫或鋁的溫度高于水的溫度，會導致水的蒸發、氣化，液態錫或鋁也會凝固在 激冷盤上。美國專利(專利號US20080257517A1)披露了一種用于液態金屬冷卻定向凝 固爐的鑄型組合，主要涉及浸入液態金屬錫或鋁中的激冷盤，激冷盤采用鉬或鉬合金、鎢或 鎢合金、石墨或石墨合金制成，600K時熱擴散系數大于30X10_6m2/S，利于熱量傳輸，厚度 7. 62cm 12. 7cm。但是激冷盤的溫度波動較大，例如鑄型保溫溫度為1550°C，激冷盤浸入 液態金屬中的深度為5. 08cm時，整個過程中激冷盤溫度為250°C 550°C，致使冷卻強度不 均勻，溫度波動較大。
發明內容
本發明的目的是提供一種冷卻強度均勻，溫度波動小，具有惰性，不和冷卻介質發 生反應的液態冷卻定向凝固用激冷盤。采用的技術方案是—種液態金屬冷卻定向凝固用激冷盤，該激冷盤由不銹鋼或耐熱鋼制成，其特征 是激冷盤內部開設有環形通道或花瓣形通道，可通液體介質冷卻。所述激冷盤的環形通道或花瓣形通道內通過液體介質；液體介質為油或水，液體 介質溫度控制在士 5°C。本發明的優點在于冷卻強度均勻，利于高溫合金固-液界面凝固前沿平穩生長，又有利于鑄型周圍 冷卻介質溫度均衡。
圖1為激冷盤通液體介質的液態金屬冷卻定向凝固裝置縱截面圖。圖2為激冷盤環形通道橫截面圖。圖3為激冷盤環花瓣形通道橫截面圖。
具體實施例方式實施例一種液態金屬冷卻定向凝固用激冷盤，包括激冷盤體1，其特征是激冷盤體1內部 有供液體介質通過的環形通道13或供液體介質通過的花瓣形通道12，所述激冷盤體1由不 銹鋼或耐熱鋼制成。本發明的液態金屬冷卻定向凝固激冷盤的使用原理所述激冷盤體1固定在底部開口的陶瓷鑄型或鑄型組合5上，作為鑄型的底部，防 止鑄型漏鋼。最主要的是該激冷盤體1可以通液體介質導熱油冷卻，液體介質導熱油通過 內部空心的抽拉軸2沿A方向進入激冷盤體1，并沿B方向流出。定向凝固過程中，被加熱 保溫爐3的加熱器4 (設置在環形隔板6上方)和加熱器7 (設置在環形隔板6的下方)預 熱的鑄型5接收來自感應熔煉爐(圖中未示出)中以傳統方法倒入其內腔中的高溫合金熔 體，由于激冷盤中的液體介質迅速帶走高溫合金熔體傳導到激冷盤的熱量，和激冷盤接觸 的高溫合金熔體瞬間凝固，促進了形核和晶粒的競爭生長。隨后鑄型和激冷盤在抽拉軸2 的帶動下以一定的速度從隔熱擋板8的孔中緩慢進入液態冷卻介質錫液9中，液態冷卻介 質錫由不銹鋼容器10盛放，并可在升降軸11的帶動下，上下移動。在激冷盤和液態錫共同 的冷卻作用下，晶粒沿軸向向上長大，直至整個鑄件凝固完畢。已知工藝方法是將加熱保溫 爐中拉出的鑄型處于高溫狀態(高于1500°C )，直接浸入錫液中，造成錫液局部溫度升高， 雖然對錫液的攪拌起到了一定的降溫作用，但是達到溫度均衡的時間長，而且隨著鑄型的 不斷浸入，更多的熱量進入錫中，引起錫液局部溫升，造成固_液界面凝固前沿的溫度梯度 降低，引起鑄件缺陷。而激冷盤中的液體介質可以迅速的把鑄型周圍錫中的熱量帶走，保持 了鑄型附近錫液溫度的均勻性，利于晶體的穩定生長。
權利要求
一種液態金屬冷卻定向凝固用激冷盤，包括激冷盤體(1)，其特征在于所述激冷盤體(1)內部開設有供液體介質通過的環形通道(13)或花瓣通道(12)。
2.根據權利要求1所述的一種液態金屬冷卻定向凝固用激冷盤，其特征在于所述的激 冷盤體(1)由不銹鋼或耐熱鋼制成。
全文摘要
一種液態金屬冷卻定向凝固用激冷盤，包括激冷盤體，其特征在于所述激冷盤體內部開設有供液體介質通過的環形通道或花瓣通道所述的激冷盤體由不銹鋼或耐熱鋼制成。本發明冷卻強度均勻，利于高溫合金固-液界面凝固前沿平穩生長，又有利于鑄型周圍冷卻介質溫度均衡。
文檔編號B22D27/04GK101934368SQ201010274040
公開日2011年1月5日 申請日期2010年9月7日 優先權日2010年9月7日
發明者于波, 劉孝福, 婁延春, 蘇貴橋 申請人:沈陽鑄造研究所