强静磁场诱导定向凝固合金柱状晶向等轴晶转变的方法

摘要

本发明涉及一种强静磁场诱导定向凝固合金柱状晶向等轴晶转变的方法，属物理场控制合金金相组织的技术领域。本发明利用强静磁场和定向凝固过程中在固液界面产生的温度梯度相互作用产生的热电磁力效应，控制合金枝晶的生长形貌。本发明的工艺方法的要点是：利用10~14T（特斯拉）的强静磁场，采用典型Bridgman定向凝固装置，设计使熔体的固液界面处于强静磁场的中心位置，整个凝固过程中在强静磁场下完成，采用细长的合金棒，样品液固界面的温度梯度随炉温和合金种类改变而改变。合金棒向下抽拉速率为10~120μm/s下进行定向凝固，在生长到稳定阶段后，迅速拉入冷却介质中进行淬火，最终得到定向凝固条件下特殊的等轴晶合金组织。

主权项

一种强静磁场诱导定向凝固合金柱状晶向等轴晶转变的方法，其特征在于具有以下的过程和步骤：a.采用典型的传统常规Bridgman方法定向凝固装置，将Al‑Cu、或Pb‑Sn、或Al‑Si等不同体系的合金棒试样，封装定向凝固装置中的刚玉坩埚内，并将其装在拉杆上，使其能在装置内的加热炉中抽拉作垂直移动；b.定向凝固装置放入超导强静磁场发生体内，超导磁体产生的静磁场强度可以在10‑14T，使得定向凝固的固液界面处于磁场的稳恒区域；c.加热炉对合金试样棒进行加热，淬火池中的冷却介质为液态Ga‑In‑Sn合金，在实施过程中超导强磁体的磁场强度要保持稳定，加热炉也固定，凝固界面前沿的温度梯度随加热炉温度变化而变化；Al‑Cu合金的加热炉中心炉温为900℃，温度梯度为45K/cm,抽拉速率小于10μm/s；Pb‑Sn合金的加热炉中心炉温为600℃，温度梯度为52K/cm，抽拉速率小于50μm/s; Al‑Si合金的加热炉中心炉温为900℃，温度梯度为40K/cm，抽拉速率小于150μm/s；在抽拉过程中保证固液界面处于稳恒磁场区；将试样抽拉一定长度至稳定生长区域时，迅速拉入淬火池中进行淬火。