【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高温合金真空铸造，具体涉及一种能够实时检测熔体温度的高温合金真空铸造方法。
技术介绍
1、为了获得高质量的高温合金铸件，一般采用真空感应炉熔炼母合金和重熔浇注铸件双联法。重熔浇注过程铸件的冷却速率对显微组织和力学性能影响非常大。一般来说，冷速快，等轴晶晶粒细小，合金的拉伸强度、塑性、抗疲劳性能都较好。但是，冷速过快会导致铸件浇不足(欠铸)、冷隔、缩松或出现激冷晶粒等缺陷，冷速较慢时铸件容易出现柱状晶或混合晶(等轴晶及柱状晶)等不均匀组织，均显著影响铸件性能。铸件的冷速可通过改变浇注温度、型壳温度和型壳保温方式进行调控。为保证铸件质量，高温合金浇注温度通常为合金液相温度以上100℃～160℃，型壳预热温度通常要求超过900℃，型壳保温方式通常采用填砂或者包保温毡。一般认为，浇注温度越低或型壳预热温度越低，冷速越快。对于型壳保温方式，真空下壳型中的铸件冷速与大气中不同，大气中对流散热作用较大，真空下主要依靠传导和辐射作用散热，所以型壳保温材质的导热系数对真空下铸件的冷速也有影响。高温合金在实际的真空浇注及冷却过程中，铸件的冷速具体是多少以及冷速如何变化，目前鲜有相关报道。
2、高温合金熔体浇注及冷却是铸造工艺最关键的工序之一，该工艺过程对铸件冷速的控制直接决定铸件质量。为了获得铸件凝固初期、凝固中期和凝固末期的冷速，合金熔体浇注及冷却过程中的动态温度非常关键。
3、目前，有研究提出了一些金属熔体或铸造测温的方法。如cn110044507a公开了基于测温单元定位的砂型铸造测温方法，该方法借助限位块
4、而且，在高温合金铸件真空制备时，人工用热电偶一般只在合金熔体浇注前测量1或2次，无法获得高温合金熔体真空冷却过程中的动态温度，在铸件质量和性能的有效控制方面存在不足。
技术实现思路
1、因此，本专利技术提供一种能够实时检测熔体温度的高温合金真空铸造方法，能够解决现有技术中无法对高温合金真空铸造过程中不能实时检测熔体实时温度，导致无法获取铸件的冷却速度及变化趋势，不利于铸件质量和性能与铸件的冷却速度、变化趋势之间的关联性的研究的技术问题。
2、为了解决上述问题，本专利技术提供一种能够实时检测熔体温度的高温合金真空铸造方法，包括如下步骤：
3、型壳制备：制备形成型壳，所制备的型壳上具有预留的测温孔；
4、刚玉管组装：在所述测温孔组装刚玉管，所述刚玉管的第一端处于所述型壳的型腔内，且所述第一端为封闭端，所述刚玉管的第二端处于所述型腔的外侧；
5、型壳装炉：将组装了刚玉管的型壳预热保温处理后置入真空感应熔炼炉中；
6、热电偶安装：将热电偶的感温端经由所述第二端组装于所述刚玉管内，热电偶的信号传输端与炉外测温仪连接，并开启实时测温；
7、母合金熔化及浇注：在真空环境下熔化高温合金母合金，并在所述高温合金母合金熔体温度提升至目标温度范围内后将熔体浇注至所述型壳内，经由所述炉外测温仪处获取熔体在浇注及冷却过程中的实时温度。
8、在一些实施方式中，所述型壳上预留的所述测温孔在制备蜡模时的浇注系统浇道上预留获得。
9、在一些实施方式中，所述浇注系统浇道上预留的测温孔蜡模直径为φ6mm～φ10mm、高度≥50mm。
10、在一些实施方式中，在母合金熔化及浇注步骤之后还包括：
11、分析步骤：通过所述母合金熔化及浇注步骤所获取的实时温度计算铸件凝固过程中的冷却速率，并对铸造形成的铸件的性能进行分析，以获取所述冷却速率与铸件性能的相关性。
12、在一些实施方式中，所述刚玉管与所述型壳的组装采用如下方式：
13、打磨所述型壳具有预留所述测温孔的区域以使所述测温孔外露；
14、将所述刚玉管的第一端插入经由所述测温孔插入所述型壳的型腔内预设长度，所述预设长度为所述刚玉管的第一端端面凸出于所述测温孔所在位置处的型腔的腔壁的长度，将所述刚玉管与所述型壳之间的缝隙固封。
15、在一些实施方式中，所述预设长度为l，2mm≤l≤5mm；和/或，采用塑性氧化铝固封所述刚玉管与所述型壳之间的缝隙。
16、在一些实施方式中，在所述型壳装炉步骤中，对所述型壳采用如下方式进行预热保温：
17、将所述型壳放入砂箱内，在所述型壳与所述砂箱壁之间填充石英砂，然后将两者放入马弗炉中，从室温缓慢随炉升温到900℃～1100℃，并在900℃～1100℃保温3h～5h；或者，
18、将所述型壳采用硅酸铝纤维保温毡包裹，然后将包裹保温毡的型壳放入马弗炉中，从室温缓慢随炉升温到900℃～1100℃，并在900℃～1100℃保温3h～5h。
19、在一些实施方式中，在将所述型壳放入砂箱或者采用硅酸铝纤维保温毡包裹之前还包括：
20、采用纯净水清洗型腔并晾干。
21、在一些实施方式中，所述目标温度范围为1450℃～1550℃；和/或，所述真空环境的真空度为≤1.0pa。
22、在一些实施方式中，所述热电偶的测量范围为600℃～1700℃。
23、本专利技术提供的一种能够实时检测熔体温度的高温合金真空铸造方法，具有以下有益效果：
24、在型壳制备过程中预留能够组装热电偶的测温孔，从而可以在型壳制备完毕后在测温孔处组装相应的刚玉管，进一步将热电偶组装于该刚玉管内，通过刚玉管将热电偶与型腔内的熔体实现隔离，有效防止在温度检测过程中热电偶与高温熔体直接接触可能存在的熔体冲击导致热电偶折断损坏，提升热电偶的使用寿命；同时刚玉管能够更加便利地与型壳固封，避免了直接采用热电偶与型壳固封导致热电偶的使用仅限于该型壳，也即提升了热电偶的可应用工况，降低使用成本；同时，在高温合金真空铸造过程中通过热电偶对熔体的浇注及冷却过程中温度的实时检测获取，也即实现了高温合金熔体浇注及冷却过程动态温度的实时、连续、精确测定，进而利于后续对这一过程中各个凝固阶段的温度及冷却速率与铸件质量之间相关性的研究，有利于指导后续高温合金真空铸造的参数选择，提高高温合金真空铸造方法所制备的铸件的质量。
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1.一种能够实时检测熔体温度的高温合金真空铸造方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的高温合金真空铸造方法，其特征在于，所述型壳上预留的所述测温孔在制备蜡模时的浇注系统浇道上预留获得。
3.根据权利要求2所述的高温合金真空铸造方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的高温合金真空铸造方法，其特征在于，在母合金熔化及浇注步骤之后还包括：
5.根据权利要求1所述的高温合金真空铸造方法，其特征在于，所述刚玉管与所述型壳的组装采用如下方式：
6.根据权利要求5所述的高温合金真空铸造方法，其特征在于，所述预设长度为L，2mm≤L≤5mm；和/或，采用塑性氧化铝固封所述刚玉管与所述型壳之间的缝隙。
7.根据权利要求1所述的高温合金真空铸造方法，其特征在于，在所述型壳装炉步骤中，对所述型壳采用如下方式进行预热保温：
8.根据权利要求7所述的高温合金真空铸造方法，其特征在于，在将所述型壳放入砂箱或者采用硅酸铝纤维保温毡包裹之前还包括：
9.根据权利要求1所述的高温合金真空铸造方法，
10.根据权利要求1所述的高温合金真空铸造方法，其特征在于，所述热电偶的测量范围为600℃～1700℃。
...【技术特征摘要】
1.一种能够实时检测熔体温度的高温合金真空铸造方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的高温合金真空铸造方法，其特征在于，所述型壳上预留的所述测温孔在制备蜡模时的浇注系统浇道上预留获得。
3.根据权利要求2所述的高温合金真空铸造方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的高温合金真空铸造方法，其特征在于，在母合金熔化及浇注步骤之后还包括：
5.根据权利要求1所述的高温合金真空铸造方法，其特征在于，所述刚玉管与所述型壳的组装采用如下方式：
6.根据权利要求5所述的高温合金真空铸造方法，其特征在于，所述预设长度为l，2mm≤l≤...
【专利技术属性】
技术研发人员：欧美琼，李婧，马颖澈，侯坤磊，王旻，路昶，丁磊磊，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：
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