一種難熔金屬材料的燃燒合成耦合強場制造裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種難熔金屬材料的燃燒合成耦合強場制造裝置，包括主體框架、超重力場發(fā)生系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、耐高溫原位氣壓模具系統(tǒng)、減震系統(tǒng)、影像觀察系統(tǒng)和控制柜。將高溫、高壓和超重力場耦合成強場制造環(huán)境，超重力燃燒合成強場環(huán)境中制備難熔金屬材料時間短、效率高、可直接制備復(fù)雜形狀難熔金屬鑄件。在制備難熔金屬材料過程中，使用的主要原料為氧化物，節(jié)省了傳統(tǒng)熔煉的還原提純操作，節(jié)能效果明顯。難熔金屬制備過程的熔體最高溫度及冷卻速率可控，滿足不同熔點金屬的熔煉，可通過對冷卻速率的調(diào)控實現(xiàn)對鑄件顯微組織的調(diào)控。
【專利說明】
一種難熔金屬材料的燃燒合成耦合強場制造裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及難熔金屬及其合金材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種難熔金屬材料的燃燒合成耦合強場制造裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]特種難熔金屬一般指熔點高于1650°C并有一定儲量的金屬(鎢、鉭、鉬、鈮、鉿、鉻、釩、鋯和鈦)，也有將熔點高于鋯熔點(1852°C )的金屬稱為特種難熔金屬。目前，最先進的特種難熔金屬材料制備裝置主要有電子束熔煉裝置、電弧熔煉裝置及磁懸浮感應(yīng)熔煉裝置等。
[0003]電子束熔煉技術(shù)是利用具有高能量密度的電子束轟擊材料表面時產(chǎn)生的熱能使材料熔化，通過調(diào)節(jié)功率和熔煉速率使熔池保持較高的溫度，在高溫高真空環(huán)境下熔體充分發(fā)生脫氣反應(yīng)，有利于雜質(zhì)和夾雜物的去除，主要用來提純難熔金屬材料。
[0004]電弧熔煉技術(shù)是利用電能在電極與電極或電極與被熔煉物料之間產(chǎn)生電弧來熔煉金屬的電熱冶金方法。電弧熔煉主要有非真空三相電弧熔煉和真空自耗電弧熔煉兩種。真空電弧熔煉它主要用來熔煉鈦、鋯、鎢、鉬、鉭、鈮等活潑和高熔點金屬以及它們的合金，也用來熔煉耐熱鋼、不銹鋼、工具鋼、軸承鋼等合金鋼。
[0005]磁懸浮感應(yīng)熔煉技術(shù)是依靠電磁力懸浮、加熱熔煉合金的同時又攪拌熔液的一種材料熔煉方法.在熔煉過程中由于沒有容器壁的接觸，最大限度地克服了器壁的異質(zhì)形核，杜絕了熔體與坩禍相互接觸引入的雜質(zhì)元素，一直被用來研究合金凝固過程中的異質(zhì)形核和均質(zhì)形核以及金屬的提純。
[0006]以上三種工藝涉及的設(shè)備復(fù)雜，制備周期長、能耗高，難以快速制備特種難熔金屬及其合金材料；以上三種工藝在熔煉熔點差異較大的金屬合金時，容易造成低熔點組元揮發(fā)，且較難調(diào)整金屬(合金)的成分，尤其難以獲得具有非平衡結(jié)構(gòu)的致密難熔金屬合金材料;而超重力燃燒合成耦合強場制造裝置則從根本上簡化了傳統(tǒng)難熔金屬及其合金材料的熔煉過程，大幅縮短生產(chǎn)周期、降低生產(chǎn)成本。
[0007]強場制造就是在外場輔助作用下，實現(xiàn)強能場與被加工材料之間的能量傳遞與轉(zhuǎn)化，從而獲得常規(guī)條件下難以實現(xiàn)的高性能材料。外加的強能場包括強磁場、超高溫場、超重力場等多種形式。超重力燃燒合成強場制造裝置利用化學反應(yīng)產(chǎn)生的超溫度場，耦合由高速離心產(chǎn)生的超重力場及原位高壓氣氛促進反應(yīng)穩(wěn)定進行、高溫熔體快速冷卻，本發(fā)明的研究團隊在全球范圍內(nèi)首次研制出了超重力燃燒合成制造裝置，并申請了多項中國專利(CN101269972B、CN101269951A)，這些專利中披露的超重力燃燒合成裝置的轉(zhuǎn)子為圓盤形結(jié)構(gòu)，這種轉(zhuǎn)子只能適合承載小質(zhì)量、高度平衡載荷，當超重力場大于2000倍地球重力場情況下，圓盤形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子的載荷質(zhì)量不能超過5千克，對稱放置的載荷質(zhì)量偏差不能超過0.01千克，這嚴重制約了強場條件下批量制備新材料的應(yīng)用。
[0008]因此，需要提供一種難熔金屬材料的燃燒合成耦合強場制造裝置，本發(fā)明采用了一種新的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)集成方法，實現(xiàn)了高超重力場條件下的轉(zhuǎn)子大型化，解決了裝置大型化的關(guān)鍵技術(shù)問題，為開展大載荷量科學研究和產(chǎn)品批量產(chǎn)業(yè)化提供了保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種難熔金屬材料的燃燒合成耦合強場制造裝置，將高溫、高壓和超重力場耦合成強場制造環(huán)境，可在此強場環(huán)境下便捷的進行多種難熔金屬材料的快速制備。
[0010]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0011]—種難熔金屬材料的燃燒合成耦合強場制造裝置，包括主體框架、超重力場發(fā)生系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、耐高溫原位氣壓模具系統(tǒng)、減震系統(tǒng)、影像觀察系統(tǒng)和控制柜。
[0012]所述超重力場發(fā)生系統(tǒng)包括真空室、真空室上蓋、真空室上蓋驅(qū)動電機、單臂式轉(zhuǎn)子架、導電滑環(huán)、撓性主軸和主驅(qū)動電機，所述主體框架中部設(shè)有隔板，所述隔板的上表面設(shè)有真空室，所述真空室的頂部設(shè)有可伸縮的真空室上蓋，所述真空室上蓋由真空室上蓋驅(qū)動電機驅(qū)動，所述單臂式轉(zhuǎn)子架設(shè)置于真空室內(nèi)，所述單臂式轉(zhuǎn)子架上對稱設(shè)有轉(zhuǎn)子腔室，所述導電滑環(huán)包括內(nèi)環(huán)和外環(huán)，所述導電滑環(huán)的內(nèi)環(huán)與單臂式轉(zhuǎn)子架固定連接，所述導電滑環(huán)的外環(huán)與隔板的上表面固定連接，所述撓性主軸穿過導電滑環(huán)的內(nèi)環(huán)與隔板連接單臂式轉(zhuǎn)子架和主驅(qū)動電機，所述主驅(qū)動電機設(shè)置于隔板下方。單臂轉(zhuǎn)子架為單臂梁式結(jié)構(gòu)，提高了裝置的承載能力，有效降低了單臂轉(zhuǎn)子架的整體質(zhì)量，使載荷質(zhì)量可提高到10千克，單臂轉(zhuǎn)子架結(jié)合撓性主軸及減震系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，在超重力場大于2000倍地球重力場情況下，對稱放置的載荷質(zhì)量偏差最大達到0.2千克。
[0013]所述減震系統(tǒng)包括定位法蘭和橡膠減震器，所述定位法蘭通過橡膠減震器固定設(shè)置在隔板的下表面，所述主驅(qū)動電機余定位法蘭固定連接。通過橡膠減振器結(jié)合撓性主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計，能保證單臂轉(zhuǎn)子架在承載較大載荷、高速離心旋轉(zhuǎn)情況下兼容盡可能多的不平衡量。
[0014]所述真空系統(tǒng)包括真空孔、氣體緩沖罐和真空栗，所述真空孔和氣體防爆閥均設(shè)置在真空室的側(cè)壁上，所述氣體緩沖罐的一端與真空孔連通連接，所述氣體緩沖罐的另一端與真空栗連通連接。為減小單臂式轉(zhuǎn)子運行過程的風阻，在真空室與真空栗之間增加了氣體緩沖罐，不僅減小反應(yīng)過程中單臂轉(zhuǎn)子架的風阻，還可通過氣體緩沖罐內(nèi)置的濾芯過濾氣體中包含的大部分粉塵，有效提高真空栗的壽命。
[0015]所述耐高溫原位氣壓模具系統(tǒng)包括多功能吊杯、原位高壓氣氛罐、隔熱碳氈、氧化鋁坩禍、測溫熱電偶和鎢絲加熱器，所述多功能吊杯設(shè)于轉(zhuǎn)子腔室內(nèi)，所述原位高壓氣氛罐設(shè)置于多功能吊杯中，所述氧化鋁坩禍設(shè)置于原位高壓氣氛罐內(nèi)，所述氧化鋁坩禍和原位高壓氣氛罐之間以及原位高壓氣氛罐與多功能吊杯之間均設(shè)有隔熱碳氈，所述鎢絲加熱器設(shè)置在氧化鋁坩禍的頂部，所述測溫熱電偶設(shè)置在氧化鋁坩禍側(cè)壁上，所述真空室的側(cè)壁上設(shè)有電信號接口，所述電信號接口與鎢絲加熱器、測溫熱電偶電連接。
[0016]在傳統(tǒng)超重力燃燒合成裝置上利用鋁熱反應(yīng)合成Nb、Ta、W等難熔金屬材料時，由于上述鋁熱反應(yīng)的反應(yīng)溫度均超過3000K，反應(yīng)過程產(chǎn)生大量氣體，導致反應(yīng)過程熔體噴濺現(xiàn)象嚴重，不但造成材料的損失，還導致獲得的金屬鑄錠內(nèi)雜質(zhì)、氣孔含量較高。該裝置的耐高溫原位高壓模具系統(tǒng)，充分利用反應(yīng)過程產(chǎn)生的氣壓，可在一定范圍內(nèi)提高反應(yīng)的氣壓，減小反應(yīng)過程的噴濺、提高金屬鑄錠的純度及致密度；由于可利用的難熔金屬相關(guān)的鋁熱反應(yīng)溫度一般超過3000K，常規(guī)結(jié)構(gòu)坩禍在超高溫反應(yīng)過程中容易發(fā)生熔穿現(xiàn)象，該裝置設(shè)計的氧化鋁坩禍采用超厚結(jié)構(gòu)設(shè)計，利用氧化鋁坩禍熔化吸收部分反應(yīng)放熱，保證坩禍不熔穿。另外，氧化鋁作為鋁熱反應(yīng)的主要產(chǎn)物，采用氧化鋁坩禍不會引入其它雜質(zhì)，保證了產(chǎn)物的純度。
[0017]所述真空室上蓋上設(shè)有觀察窗，所述影像觀察系統(tǒng)設(shè)置在觀察窗的上部，所述影像觀察系統(tǒng)包括攝像頭和頻閃儀。
[0018]所述控制柜分別與主驅(qū)動電機、電信號接口和影像觀察系統(tǒng)連接。
[0019]進一步地，所述控制柜包括變頻器、剎車電阻、數(shù)據(jù)處理存儲設(shè)備和顯示器，所述數(shù)據(jù)處理存儲設(shè)備與顯示器連接，所述變頻器和剎車電阻與主驅(qū)動電機連接，所述數(shù)據(jù)處理存儲設(shè)備與電信號接口、攝像頭和頻閃儀電連接。為減小非平衡情況下單臂轉(zhuǎn)子架在降速過程的振動，在控制主驅(qū)動電機的變頻器上連接了剎車電阻，使單臂轉(zhuǎn)子架在降速過程中，快速通過共振區(qū)，增加了裝置整體的安全性，降低了振動對裝置壽命的影響。
[0020]由于反應(yīng)過程中，單臂轉(zhuǎn)子架處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，傳統(tǒng)超重力燃燒合成裝置只能通過窗口簡單觀察轉(zhuǎn)子架運行狀態(tài)，該裝置通過將頻閃儀與攝像頭結(jié)合，通過數(shù)據(jù)處理存儲設(shè)備，可在顯示器上顯示單臂轉(zhuǎn)子架的動態(tài)清晰影像，并能將動態(tài)影像進行存儲及讀取。
[0021]進一步地，所述真空系統(tǒng)還包括氣體防爆閥，所述氣體防爆閥設(shè)置在真空室的側(cè)壁上。當真空室氣壓超過外界大氣壓力時，氣體防爆閥自動打開并泄壓，防止單臂轉(zhuǎn)子架風阻過大出現(xiàn)事故。
[0022]本發(fā)明的有益效果如下:
[0023]本發(fā)明的一種難熔金屬材料的燃燒合成耦合強場制造裝置由于采用了以上技術(shù)方案，將高溫、高壓和超重力場耦合成強場制造環(huán)境，超重力燃燒合成強場環(huán)境中制備難熔金屬材料時間短、效率高、可直接制備復(fù)雜形狀難熔金屬鑄件。在制備難熔金屬材料過程中，使用的主要原料為氧化物，節(jié)省了傳統(tǒng)熔煉的還原提純操作，節(jié)能效果明顯。難熔金屬制備過程的熔體最高溫度及冷卻速率可控，滿足不同熔點金屬的熔煉，可通過對冷卻速率的調(diào)控實現(xiàn)對鑄件顯微組織的調(diào)控。
【附圖說明】
[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細的說明。
[0025]圖1示出本發(fā)明的一種難熔金屬材料的燃燒合成耦合強場制造裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2示出本發(fā)明的一種難熔金屬材料的燃燒合成耦合強場制造裝置的多功能吊杯及原位高壓氣氛罐結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0027]為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實施例和附圖對本發(fā)明做進一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標記進行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護范圍。
[0028]如圖1-圖2所示，一種難熔金屬材料的燃燒合成耦合強場制造裝置，包括主體框架
1、超重力場發(fā)生系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、耐高溫原位氣壓模具系統(tǒng)、減震系統(tǒng)、影像觀察系統(tǒng)7和控制柜22。
[0029]所述超重力場發(fā)生系統(tǒng)包括真空室2、真空室上蓋3、真空室上蓋驅(qū)動電機14、單臂式轉(zhuǎn)子架4、導電滑環(huán)9、撓性主軸6和主驅(qū)動電機18，所述主體框架I中部設(shè)有隔板21，所述隔板21的上表面設(shè)有真空室2，所述真空室2的頂部設(shè)有可伸縮的真空室上蓋3，所述真空室上蓋3由真空室上蓋驅(qū)動電機14驅(qū)動，所述單臂式轉(zhuǎn)子架4設(shè)置于真空室2內(nèi)，所述單臂式轉(zhuǎn)子架4上對稱設(shè)有轉(zhuǎn)子腔室5，所述導電滑環(huán)9包括內(nèi)環(huán)和外環(huán)，所述導電滑環(huán)9的內(nèi)環(huán)與單臂式轉(zhuǎn)子架4固定連接，所述導電滑環(huán)9的外環(huán)與隔板21的上表面固定連接，所述撓性主軸6穿過導電滑環(huán)9的內(nèi)環(huán)與隔板21連接單臂式轉(zhuǎn)子架4和主驅(qū)動電機18，所述主驅(qū)動電機18設(shè)置于隔板21下方。
[0030]所述減震系統(tǒng)包括定位法蘭19和橡膠減震器20，所述定位法蘭19通過橡膠減震器20固定設(shè)置在隔板21的下表面，所述主驅(qū)動電機18余定位法蘭19固定連接。
[0031]所述真空系統(tǒng)包括真空孔11、氣體緩沖罐16和真空栗15，所述真空孔11和氣體防爆閥12均設(shè)置在真空室2的側(cè)壁上，所述氣體緩沖罐16的一端與真空孔11連通連接，所述氣體緩沖罐16的另一端與真空栗15連通連接。所述真空系統(tǒng)還包括氣體防爆閥12，所述氣體防爆閥12設(shè)置在真空室2的側(cè)壁上。
[0032]如圖2所示為多功能吊杯及原位高壓氣氛罐結(jié)構(gòu)示意圖，所述耐高溫原位氣壓模具系統(tǒng)包括多功能吊杯23、原位高壓氣氛罐24、隔熱碳氈25、氧化鋁坩禍26、測溫熱電偶27和鎢絲加熱器28，所述多功能吊杯23設(shè)于轉(zhuǎn)子腔室5內(nèi)，所述原位高壓氣氛罐24設(shè)置于多功能吊杯23中，所述氧化鋁坩禍26設(shè)置于原位高壓氣氛罐24內(nèi)，所述氧化鋁坩禍26和原位高壓氣氛罐24之間以及原位高壓氣氛罐24與多功能吊杯23之間均設(shè)有隔熱碳氈25，所述鎢絲加熱器28設(shè)置在氧化鋁坩禍26的頂部，所述測溫熱電偶27設(shè)置在氧化鋁坩禍26側(cè)壁上，所述真空室2的側(cè)壁上設(shè)有電信號接口 10，所述電信號接口 10與鎢絲加熱器28、測溫熱電偶27電連接。
[0033]所述真空室上蓋3上設(shè)有觀察窗8，所述影像觀察系統(tǒng)7設(shè)置在觀察窗8的上部，所述影像觀察系統(tǒng)7包括攝像頭和頻閃儀。
[0034]所述控制柜22分別與主驅(qū)動電機18、電信號接口10和影像觀察系統(tǒng)7連接。所述控制柜22包括變頻器、剎車電阻、數(shù)據(jù)處理存儲設(shè)備和顯示器，所述數(shù)據(jù)處理存儲設(shè)備與顯示器連接，所述變頻器和剎車電阻與主驅(qū)動電機18連接，所述數(shù)據(jù)處理存儲設(shè)備與電信號接口 10、攝像頭和頻閃儀電連接。
[0035]工作原理:
[0036]首先打開控制柜22中的總電源，按下啟動按鈕啟動真空室上蓋驅(qū)動電機14打開真空室上蓋3，將裝有氧化鋁坩禍26的多功能吊杯23放入單臂轉(zhuǎn)子架4兩端的轉(zhuǎn)子腔室5內(nèi)，按下關(guān)閉按鈕啟動真空室上蓋驅(qū)動電機14關(guān)閉真空室上蓋3，啟動真空栗15抽真空至真空室3內(nèi)震動低于10Pa，啟動主驅(qū)動電機18，單臂轉(zhuǎn)子架4轉(zhuǎn)速達到3000轉(zhuǎn)/分鐘。開啟影像觀察系統(tǒng)7的攝像頭，啟動鎢絲加熱器28，鎢絲加熱器28的鎢絲發(fā)熱誘發(fā)原料坯體在氧化鋁坩禍26發(fā)生燃燒合成反應(yīng)，在控制柜22的顯示器上觀察到多功能吊杯23 口噴出稍許的火花后關(guān)閉鎢絲加熱器28。30分鐘后關(guān)閉主驅(qū)動電機18，在顯示器上觀察到單臂轉(zhuǎn)子架4完全停止旋轉(zhuǎn)后，打開氣體防爆閥12上的放氣閥使真空室3內(nèi)變?yōu)橐粋€標準大氣壓，觀察測溫熱電偶27的測試溫度，待氧化鋁坩禍26內(nèi)的產(chǎn)物溫度降至室溫后，將多功能吊杯23從轉(zhuǎn)子腔室5內(nèi)取出。
[0037]實施例1
[0038]按重量比取超細鋁粉17份(粒度為3?4微米，純度大于99.5%)、分析純Ta2O5粉83份，共稱取500g原料，在滾動球磨機上混合2小時，混合粉體壓實至相對密度超過50 %后，裝入氧化鋁坩禍26內(nèi)。將氧化鋁坩禍26裝入位于原位高壓氣氛罐24中，原位高壓氣氛罐24裝入多功能吊杯23中，氧化鋁坩禍26與多功能吊杯23之間填充隔熱碳氈25作為隔熱層，采用鎢絲加熱器28作為發(fā)熱體，將繞成螺旋狀的鎢絲加熱器28固定于多功能吊杯23上并保證鎢絲加熱器28與原料接觸。
[0039]首先打開控制柜22中的總電源，按下啟動按鈕啟動真空室上蓋驅(qū)動電機14打開真空室上蓋3，將裝有氧化鋁坩禍26的多功能吊杯23放入單臂轉(zhuǎn)子架4兩端的轉(zhuǎn)子腔室5內(nèi)，按下關(guān)閉按鈕啟動真空室上蓋驅(qū)動電機14關(guān)閉真空室上蓋3，啟動真空栗15抽真空至真空室3內(nèi)震動低于10Pa，啟動主驅(qū)動電機18，單臂轉(zhuǎn)子架4轉(zhuǎn)速達到3000轉(zhuǎn)/分鐘。開啟影像觀察系統(tǒng)7的攝像頭，啟動鎢絲加熱器28，鎢絲加熱器28的鎢絲發(fā)熱誘發(fā)原料坯體在氧化鋁坩禍26發(fā)生燃燒合成反應(yīng)，在控制柜22的顯示器上觀察到多功能吊杯23 口噴出稍許的火花后關(guān)閉鎢絲加熱器28。30分鐘后關(guān)閉主驅(qū)動電機18，在顯示器上觀察到單臂轉(zhuǎn)子架4完全停止旋轉(zhuǎn)后，打開氣體防爆閥12上的放氣閥使真空室3內(nèi)變?yōu)橐粋€標準大氣壓，觀察測溫熱電偶27的測試溫度，待氧化鋁坩禍26內(nèi)的產(chǎn)物溫度降至室溫后，將多功能吊杯23從轉(zhuǎn)子腔室5內(nèi)取出。氧化鋁坩禍26內(nèi)產(chǎn)物分為兩層，上層為致密氧化鋁陶瓷材料；下層為致密難熔金屬鑄錠;將金屬鑄錠表面磨平、拋光，得到Ta金屬鑄錠。
[0040]實施例2
[0041 ]按重量比取超細鋁粉25.3份(粒度為3?4微米，純度大于99.5% )、分析純Nb2O5粉74.7份，共稱取500g原料，在滾筒研磨機上球磨混合2小時，混合粉體壓實至相對密度超過50 %后，裝入氧化鋁坩禍26內(nèi)。將氧化鋁坩禍26裝入位于原位高壓氣氛罐24中，原位高壓氣氛罐24裝入多功能吊杯23中，氧化鋁坩禍26與多功能吊杯23之間填充隔熱碳氈25作為隔熱層，采用鎢絲加熱器28作為發(fā)熱體，將繞成螺旋狀的鎢絲加熱器28固定于多功能吊杯23上并保證鎢絲加熱器28與原料接觸。
[0042]首先打開控制柜22中的總電源，按下啟動按鈕啟動真空室上蓋驅(qū)動電機14打開真空室上蓋3，將裝有氧化鋁坩禍26的多功能吊杯23放入單臂轉(zhuǎn)子架4兩端的轉(zhuǎn)子腔室5內(nèi)，按下關(guān)閉按鈕啟動真空室上蓋驅(qū)動電機14關(guān)閉真空室上蓋3，啟動真空栗15抽真空至真空室3內(nèi)震動低于10Pa，啟動主驅(qū)動電機18，單臂轉(zhuǎn)子架4轉(zhuǎn)速達到3000轉(zhuǎn)/分鐘。開啟影像觀察系統(tǒng)7的攝像頭，啟動鎢絲加熱器28，鎢絲加熱器28的鎢絲發(fā)熱誘發(fā)原料坯體在氧化鋁坩禍26發(fā)生燃燒合成反應(yīng)，在控制柜22的顯示器上觀察到多功能吊杯23 口噴出稍許的火花后關(guān)閉鎢絲加熱器28。30分鐘后關(guān)閉主驅(qū)動電機18，在顯示器上觀察到單臂轉(zhuǎn)子架4完全停止旋轉(zhuǎn)后，打開氣體防爆閥12上的放氣閥使真空室3內(nèi)變?yōu)橐粋€標準大氣壓，觀察測溫熱電偶27的測試溫度，待氧化鋁坩禍26內(nèi)的產(chǎn)物溫度降至室溫后，將多功能吊杯23從轉(zhuǎn)子腔室5內(nèi)取出。氧化鋁坩禍26內(nèi)產(chǎn)物分為兩層，上層為致密氧化鋁陶瓷材料；下層為致密難熔金屬鑄錠;將金屬鑄錠表面磨平、拋光，得到Nb金屬鑄錠。
[0043]顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定，對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。
【主權(quán)項】
1.一種難熔金屬材料的燃燒合成耦合強場制造裝置，其特征在于:包括主體框架(I)、超重力場發(fā)生系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、耐高溫原位氣壓模具系統(tǒng)、減震系統(tǒng)、影像觀察系統(tǒng)(7)和控制柜(22)； 所述超重力場發(fā)生系統(tǒng)包括真空室(2)、真空室上蓋(3)、真空室上蓋驅(qū)動電機(14)、單臂式轉(zhuǎn)子架(4)、導電滑環(huán)(9)、撓性主軸(6)和主驅(qū)動電機(18)，所述主體框架(I)中部設(shè)有隔板(21)，所述隔板(21)的上表面設(shè)有真空室(2)，所述真空室(2)的頂部設(shè)有可伸縮的真空室上蓋(3)，所述真空室上蓋(3)由真空室上蓋驅(qū)動電機(14)驅(qū)動，所述單臂式轉(zhuǎn)子架(4)設(shè)置于真空室(2)內(nèi)，所述單臂式轉(zhuǎn)子架(4)上對稱設(shè)有轉(zhuǎn)子腔室(5)，所述導電滑環(huán)(9)包括內(nèi)環(huán)和外環(huán)，所述導電滑環(huán)(9)的內(nèi)環(huán)與單臂式轉(zhuǎn)子架(4)固定連接，所述導電滑環(huán)(9)的外環(huán)與隔板(21)的上表面固定連接，所述撓性主軸(6)穿過導電滑環(huán)(9)的內(nèi)環(huán)與隔板(21)連接單臂式轉(zhuǎn)子架(4)和主驅(qū)動電機(18)，所述主驅(qū)動電機(18)設(shè)置于隔板(21)下方；所述減震系統(tǒng)包括定位法蘭(19)和橡膠減震器(20)，所述定位法蘭(19)通過橡膠減震器(20)固定設(shè)置在隔板(21)的下表面，所述主驅(qū)動電機(18)余定位法蘭(19)固定連接；所述真空系統(tǒng)包括真空孔(11)、氣體緩沖罐(16)和真空栗(15)，所述真空孔(11)和氣體防爆閥(12)均設(shè)置在真空室(2)的側(cè)壁上，所述氣體緩沖罐(16)的一端與真空孔(11)連通連接，所述氣體緩沖罐(16)的另一端與真空栗(15)連通連接； 所述耐高溫原位氣壓模具系統(tǒng)包括多功能吊杯(23)、原位高壓氣氛罐(24)、隔熱碳氈(25)、氧化鋁坩禍(26)、測溫熱電偶(27)和鎢絲加熱器(28)，所述多功能吊杯(23)設(shè)于轉(zhuǎn)子腔室(5)內(nèi)，所述原位高壓氣氛罐(24)設(shè)置于多功能吊杯(23)中，所述氧化鋁坩禍(26)設(shè)置于原位高壓氣氛罐(24)內(nèi)，所述氧化鋁坩禍(26)和原位高壓氣氛罐(24)之間以及原位高壓氣氛罐(24)與多功能吊杯(23)之間均設(shè)有隔熱碳氈(25)，所述鎢絲加熱器(28)設(shè)置在氧化鋁坩禍(26)的頂部，所述測溫熱電偶(27)設(shè)置在氧化鋁坩禍(26)側(cè)壁上，所述真空室(2)的側(cè)壁上設(shè)有電信號接口(10)，所述電信號接口(10)與鎢絲加熱器(28)、測溫熱電偶(27)電連接； 所述真空室上蓋(3)上設(shè)有觀察窗(8)，所述影像觀察系統(tǒng)(7)設(shè)置在觀察窗(8)的上部，所述影像觀察系統(tǒng)(7)包括攝像頭和頻閃儀； 所述控制柜(22)分別與主驅(qū)動電機(18)、電信號接口(10)和影像觀察系統(tǒng)(7)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種難熔金屬材料的燃燒合成耦合強場制造裝置，其特征在于:所述控制柜(22)包括變頻器、剎車電阻、數(shù)據(jù)處理存儲設(shè)備和顯示器，所述數(shù)據(jù)處理存儲設(shè)備與顯示器連接，所述變頻器和剎車電阻與主驅(qū)動電機(18)連接，所述數(shù)據(jù)處理存儲設(shè)備與電信號接口(10)、攝像頭和頻閃儀電連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種難熔金屬材料的燃燒合成耦合強場制造裝置，其特征在于:所述真空系統(tǒng)還包括氣體防爆閥(12)，所述氣體防爆閥(12)設(shè)置在真空室(2)的側(cè)壁上。
【文檔編號】C22B34/00GK105886795SQ201610245096
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月19日
【發(fā)明人】李江濤, 楊增朝, 劉光華, 賀剛, 郭世斌, 李永
【申請人】中國科學院理化技術(shù)研究所