本发明专利技术公开了一种钛合金内高压制备装置，涉及钛合金制备装置技术领域。本发明专利技术所述制备装置通过在水冷铜坩埚内进行多段感应熔炼，将装有原材料的同质坩埚放置在水冷铜坩埚内，同时将金属氢化物置于同质坩埚冷区。熔炼后通过降温和同质凝块使得同质坩埚与熔体表面迅速形成凝壳，创造内高压环境，然后给金属氢化物区域加热形成内熔池，在凝壳内氢元素进入熔体，然后进行内熔池在铸锭内进行温度梯度迁移，将氢原子分布在铸锭中，通过高温除氢，实现铸锭组织的细化。该装置能够大幅提高提高金属内部存氢量，形成较多的亚结构和氢化物，并避免凝固过程中形成气泡，通过真空除氢，优化了熔炼钛合金的组织。熔炼钛合金的组织。熔炼钛合金的组织。
【技术实现步骤摘要】
钛合金内高压制备装置
[0001]本专利技术涉及钛合金
，尤其涉及一种钛合金内高压制备装置。
技术介绍
[0002]钛合金由于其具有比强高、耐腐蚀、生物相容性好等特点，在航空航天、医学、化工等领域应用广泛。钛合金由于活性高，难于熔炼，同时加工难度极大，钛合金及其相关零件的制备难度极大。利用氢元素可以细化钛合金的组织，提高加工性能以及热塑性，最后通过除氢可以达到很好的应用。但是通常钛合金加入的氢含量有限。通过给熔体添加氢元素是一项快速便捷的方法，但是随着添加氢的增加，氢气的饱和蒸汽压相应增加。由于氢气易爆炸，因此非常危险性，而且随着氢含量的增加，在凝固结晶过程中还容易形成气孔，降低零件的质量，甚至引起零件报废。
技术实现思路
[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够最大化实现金属内部存氢，形成较多的亚结构和氢化物，并避免凝固过程中形成气泡的钛合金内高压制备装置。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种钛合金内高压制备装置，其特征在于：包括炉体，所述炉体的底部设置有冷却池，所述冷却池内设置有冷却液，抽拉杆的下端位于所述炉体外，抽拉杆的上端位于炉体内且该端穿过所述冷却池的底部与托盘固定连接，位于炉体外的抽拉杆的端部设置有第一驱动装置，所述第一驱动装置用于驱动所述抽拉杆进行升降；所述托盘的上侧固定有同质坩埚，所述同质坩埚的外侧套设有水冷铜坩埚，所述水冷铜坩埚固定到所述炉体内，所述水冷铜坩埚的外侧从上到下依次套设有第一感应加热器、第二感应加热器、第三感应加热器以及第四感应加热器，所述感应器用于为同质坩埚内的熔炼用原材料进行加热，所述加热器与所述炉体的内壁之间设置有隔热板，所述隔热板用于防止同质坩埚内部铸锭的内高压导致水冷铜坩埚、各感应加热器和同质坩埚的变形；所述水冷铜坩埚上侧的炉体上分别设置有与炉体相连通的充气管以及与炉体相连通的排气管，所述炉体内侧的顶部设置有凝块冷却管，冷却杆的一端位于炉体外，冷却杆的另一端延伸至所述炉体内并穿过所述凝块冷却管，位于炉体内的冷凝杆的端部设置有水冷夹持，所述水冷夹持上设置有同质凝块，位于炉体外的冷凝杆上设置有第二驱动装置，所述第二驱动装置用于驱动所述冷凝杆进行升降运动，所述炉体的顶部设置有观察窗和红外测温仪，通过所述观察窗观察水冷铜坩埚内的熔体驼峰表面的状态和凝固情况，所述红外测温仪用于测量同质凝块的表面温度；探针的一端位于炉体外，探针的另一端从炉体的顶部延伸至炉体内并穿过所述凝块冷却管，使得所述探针的下端能够插入到同质坩埚内。
[0005]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术所述制备装置通过在水冷铜坩埚内进行多段感应熔炼，将装有原材料的同质坩埚放置在水冷铜坩埚内，同时将金属氢化物置于同质坩埚冷区。熔炼后通过降温和同质凝块使得同质坩埚与熔体表面迅速形成凝
壳，创造内高压环境，然后给金属氢化物区域加热形成内熔池，在凝壳内氢元素进入熔体，然后进行内熔池在铸锭内进行温度梯度迁移，将氢原子分布在铸锭中，通过高温除氢，实现铸锭组织的细化。该装置能够大幅提高提高金属内部存氢量，形成较多的亚结构和氢化物，并避免凝固过程中形成气泡，通过真空除氢，优化了熔炼钛合金的组织。
附图说明
[0006]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0007]图1 是本专利技术实施例中所述制备装置的结构示意图；图2 是本专利技术实施例中测试棒的结构示意图；图3 是本专利技术实施例中感应加热器的结构示意图；图4 是本专利技术实施例中测试内凝壳形成及加热功率的结构示意图；图5 是本专利技术实施例测试方法中炉体及原材料装配示意图；图6 是本专利技术实施例测试方法中上部原材料熔炼示意图；图7 是本专利技术实施例测试方法中上部凝壳形成示意图；图8 是本专利技术实施例测试方法中停止加热并上升同质坩埚示意图；图9 是本专利技术实施例测试方法中启动第四感应加热器并形成内熔池示意图其中：1：炉体；2：冷却杆；3：排气管；4：充气管；5：水冷铜坩埚；5
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1：坩埚冷却管；6：第一感应加热器； 7：第二感应加热器；8：第三感应加热器； 9：第四感应加热器；10：同质坩埚；10
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1：上钛合金原材料；10
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2：下钛合金原材料； 10
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3：氢化钛粉末；10
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4：上凝壳；10
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5：下凝壳；11：内熔池；12：冷却液；13：冷却池；14：第一绝缘隔层；15：隔热板；16：同质凝块；17：水冷夹持；18：压力表；19：观察窗；20：冷却盘管； 21：凝块冷却管；22：第二驱动装置；23：第一驱动装置； 24：初始凝壳；25：托盘；26：抽拉杆；27：水冷铜体；28：第二绝缘隔层；29：水冷感应线圈；30：红外测温仪；31：上测试棒；31
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1：测试管；32：下测试棒；33：当量元素块；34：探针。
具体实施方式
[0008]下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0009]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0010]如图1所示，本专利技术实施例公开了一种钛合金内高压制备装置，所述装置包括：炉体1，所述炉体1的底部设置有冷却池13，所述冷却池13内设置有冷却液12，抽拉杆26的下端位于所述炉体1外，抽拉杆26的上端位于炉体1内且该端穿过所述冷却池13的底部与托盘25固定连接，位于炉体1外的抽拉杆26的端部设置有第一驱动装置23，所述第一驱动装置23用于驱动所述抽拉杆26进行升降，所述冷却池13内设置有若干个冷却盘管20，所述冷却盘管20的冷却液进出端位于所述炉体1外；所述托盘25的上侧固定有同质坩埚10，所述同质坩埚
10的外侧套设有水冷铜坩埚5，所述水冷铜坩埚5通过坩埚冷却管5
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1固定到所述炉体1内，所述水冷铜坩埚5的外侧从上到下依次套设有第一感应加热器6、第二感应加热器7、第三感应加热器8以及第四感应加热器9；所述第一感应加热器6与第二感应加热器7之间，第二感应加热器7与第三感应加热器8之间以及第三感应加热器8与第四感应加热器9之间分别通过第一绝缘隔层14进行分隔，用于放置加热器之间相关干扰，实现单独控制。如图3所示，所述第一感应加热器、第二感应加热器、第三感应加热器以及第四感应加热器的外部为水冷铜体27，内部安装水冷感应线圈29，水冷铜体27和水冷感应线圈29之间通过第二绝缘隔层28进行绝缘。
[0011]所述感应器用于为同质坩埚10内的熔炼用原材料进行加热，所述加热器与所述炉体1的内壁之间设置有隔热板15，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种钛合金内高压制备装置，其特征在于：包括炉体（1），所述炉体（1）的底部设置有冷却池（13），所述冷却池（13）内设置有冷却液（12），抽拉杆（26）的下端位于所述炉体（1）外，抽拉杆（26）的上端位于炉体（1）内且该端穿过所述冷却池（13）的底部与托盘（25）固定连接，位于炉体（1）外的抽拉杆（26）的端部设置有第一驱动装置（23），所述第一驱动装置（23）用于驱动所述抽拉杆（26）进行升降；所述托盘（25）的上侧固定有同质坩埚（10），所述同质坩埚（10）的外侧套设有水冷铜坩埚（5），所述水冷铜坩埚（5）固定到所述炉体（1）内，所述水冷铜坩埚（5）的外侧从上到下依次套设有第一感应加热器（6）、第二感应加热器（7）、第三感应加热器（8）以及第四感应加热器（9），所述感应器用于为同质坩埚（8）内的熔炼用原材料进行加热，所述加热器与所述炉体（1）的内壁之间设置有隔热板（15），所述隔热板（15）用于防止同质坩埚（10）内部铸锭的内高压导致水冷铜坩埚（5）、各感应加热器和同质坩埚（10）的变形；所述水冷铜坩埚（5）上侧的炉体（1）上分别设置有与炉体相连通的充气管（4）与炉体（1）相连通的排气管（3），所述炉体（1）内侧的顶部设置有凝块冷却管（21），冷却杆（2）的一端位于炉体（1）外，冷却杆（2）的另一端延伸至所述炉体（1）内并穿过所述凝块冷却管（21），位于炉体（1）内的冷凝杆（21）的端部设置有水冷夹持（17），所述水冷夹持（17）上设置有同质凝块（16），位于炉体（1）外的冷凝杆（21）上设置有第二驱动装置（22），所述第二驱动装置（22）用于驱动所述冷凝杆（21）进行升降运动，所述炉体（1）的顶部设置有观察窗（19）和红外测温仪（30），通过所述观察窗（19）观察水冷铜坩埚（5）内的熔体驼峰表面的状态和凝固情况，所述红外测温仪（30）用于测量同质凝块（16）的表面温度；探针（22）的一端位于炉体外，探针（34）的另一端从炉体（1）的顶部延伸至炉体（1）内并穿过所述凝块冷却管（21），使得所述探针（34）的下端能够插入到同质坩埚（5）内。2.如权利要求1所述的钛合金内高压制备装置，其特征在于：所述冷却池（13）内设置有若干个冷却盘管（20），所述冷却盘管（20）的冷却液进出端位于所述炉体（1）外。3.如权利要求1所述的钛合金内高压制备装置，其特征在于：所述第一感应加热器（6）与第二感应加热器（7）之间，第二感应加热器（7）与第...
【专利技术属性】
技术研发人员：王健，闫菲，常英杰，王书杰，
申请(专利权)人：闫菲，
类型：发明
国别省市：
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