[发明专利]一种复合磁场下金属材料高温处理方法及装置

权利要求书

1.一种复合磁场下金属材料高温处理方法，其特征在于在金属材料凝固过程中，对金属熔体施加同轴同向的脉冲磁场和超导强磁场，控制晶粒尺寸和晶体取向。

2.根据权利要求1所述的复合磁场下金属材料高温处理方法，其特征在于包括以下步骤：

1)首先将金属锭(1)切割成规定尺寸的棒状；

2)将棒状金属锭(1)放置于加热炉体(2)炉腔中，升温至熔点以上，随后保温至金属锭(1)完全熔化；

3)控制加热炉体(2)，使金属锭(1)熔体开始降温，同时或者分别开启脉冲磁体(3)和超导磁体(4)，对熔体施加同轴同向的脉冲磁场和超导强磁场；

4)待金属锭(1)凝固后，关闭脉冲磁场和超导强磁场，得到晶粒尺寸细小和晶体取向一致的金属材料。

3.应用权利要求1所述的复合磁场下金属材料高温处理方法的装置，其特征在于包括加热炉体(2)、脉冲磁体(3)、超导磁体(4)、水冷套(5)、下盖板(6)、上盖板(7)、热电偶(8)、上限位块(9)、下限位块(10)、加热控制系统(11)、脉冲磁体电源(12)、超导磁体电源(13)和循环冷水设备(14)；加热炉体(2)内部的炉管由耐高温陶瓷管构成，高温加热炉丝缠绕在炉管外部，构成管状炉体；加热炉体(2)、脉冲磁体(3)和超导磁体(4)三者中心轴线重合，由内向外逐层嵌套；脉冲磁体(3)围绕在加热炉体(2)的外部，脉冲磁体(3)为螺管结构；超导磁体(4)套在脉冲磁体(3)的外部，超导磁体(4)采用螺管线圈结构；水冷套(5)为复杂圆筒状，套体的轴向纵截面呈“M”形，水冷套(5)安装位置在加热炉体(2)、脉冲磁体(3)和超导磁体(4)三者之间，使冷却水流将加热炉体(2)、脉冲磁体(3)和超导磁体(4)三者相互之间隔开；加热炉体(2)与水冷套(5)之间的间隙填充有保温棉；上盖板(7)和下盖板(6)分别位于装置的上、下端部，对整个装置部件进行定位固定；上限位块(9)位于上盖板(7)和加热炉体(2)之间；下限位块(10)位于下盖板(6)和加热炉体(2)之间；热电偶(8)穿入上限位块(9)的垂直盲孔内接近金属锭(1)处；在装置外部安装有加热控制系统(11)、脉冲磁体电源(12)、超导磁体电源(13)和循环冷却水设备(14)；加热控制系统(11)通过导线分别与热电偶(8)和加热炉体(2)连接；脉冲磁体电源(12)通过导线与脉冲磁体(3)连接；超导磁体电源(13)通过导线与超导磁体(4)连接；循环冷水设备(14)通过水管分别与水冷套(5)的上、下两端连接。

4.根据权利要求3所述的复合磁场下金属材料高温处理装置，其特征在于所述的脉冲磁体(3)的线圈材料为矩形截面的纯铜线；超导磁体(4)的超导线材为Nb-Ti合金材料；水冷套(5)的制作材料为无磁不锈钢。