[发明专利]一种单晶提拉炉及其利用单晶提拉炉制造二元或多元合金的方法

说明书

技术领域

本发明属于合金制造领域，具体的说，涉及一种经过改进的单晶提拉炉及其利用单晶提拉炉制造二元或多元合金的方法。

背景技术

合金的显微结构由多个晶相组成，各个晶相相互紧密连接成一个整体，合金的整体热膨胀系数                                                、和导热系数与各单个晶相的热膨胀系数、和导热系数的关系为

                            （1）

                              (2)

                                                      (3)

：是整体或平均线膨胀系数；

：是整体或平均体积热膨胀系数；

：是晶相i的体积热膨胀系数；

：是晶相i的线膨胀系数；

：是晶相i的重量分数；

：是晶相i的密度；

：是体积模数或体积弹性率

：是合金的热传导系数；

：是合金中晶相i的热传导系数；

：是合金中晶相i的体积分数；

：取值在+1与—1之间

（参考《硅酸盐物理化学》，中国建筑工业出版社，1980年7月第一版）

从式（1）、（2）、（3）可以看出合金的整体热膨胀系数、和导热系数由各单个晶相的热膨胀系数、和导热系数决定。可以通过由具有不同热膨胀系数和导热系数的两种晶相或多种晶相形成合金的方法得到某种合金材料，使这种材料具有中间数值的热膨胀系数和导热系数及其它物理化学特性。

如图2所示，是具有一个低共熔点的铝—硅二元相图，当熔体的组成远离低共熔点对应的组成且冷却速度不是足够的快时（如熔体的体积足够大），熔体会先按照平衡或近平衡析晶的方式析晶，浓度高于低共熔点对应浓度的组分先析晶，当熔体浓度达到低共熔组成时，两种组分同时析出。当熔体的组成不是低共熔点对应的组成且体积足够大时，整个熔体同时冷却不可能形成均匀的合金结构。远离低共熔点组成的体积足够大的熔体要能形成整体均匀的整块合金，用整个熔体同时冷却的方法是无法实现的，因为很难使整个大熔体的各个部分同时快速冷却。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明的目的之一在于提供一种经过改进用于制造二元或多元合金的单晶提拉炉。

本发明的目的之二在于提供一种利用改进的单晶提拉炉制造二元或多元合金的方法。

本发明目的之一是这样实现的：

一种单晶提拉炉，包括下部的炉室和上部的副炉室，所述副炉室上方设置有提拉头，该提拉头通过钢丝绳连接有夹头，所述炉室内设置有石墨加热器、保温筒、坩埚和上保温筒，所述石墨加热器位于保温筒内，该石墨加热器内设置有坩埚，所述保温筒上方设置有上保温筒，该上保温筒，所述上保温筒内设置有隔热罩，该隔热罩内设置有冷却气喷嘴系统，所述冷却气喷嘴系统由进气管、环形管和喷嘴组成，所述环形管位于隔热罩底部，该环形管由进气管联通，所述环形管上分布有喷嘴，该喷嘴倾斜向上设置朝向炉室的中心线；所述副炉室下端连接有水冷套。隔热罩、水冷套、冷却气喷嘴系统共同实现了沾取后的快速冷却，沾取—冷却的不断循环使大体积的二元或多元金属及非金属熔体冷却为整体结构均匀的二元或多元合金锭。

上述水冷套侧壁为中空结构，整个侧壁形成环形的空腔，水冷套设置有与侧壁内环形的空腔相通的进水口和出水口，所述水冷套为耐高温不锈钢材料制成。水冷套在使用时，通入冷却水进行循环。

上述水冷套内壁对称布置有4块止晃片，该止晃片倾斜向上设置。止晃片能起到防止合金锭大幅度晃动的作用。

上述冷却气喷嘴系统内环形管对称连接有两根进气管，该环形管上均匀分布有4个喷嘴，所述两两喷嘴对称设置于两根进气管两侧；所述冷却气喷嘴系统由耐高温双面抛光不锈钢管焊接而成。整个冷却气喷嘴系统设计布局合理，冷却均匀。

上述所述上保温筒上端面设置有上盖板，所述隔热罩为上端直径大，下端直径小的漏斗形，该隔热罩上端固定在上盖板上，所述隔热罩采用整体成型的膨化石墨或碳纤维材料制成。隔离开，合金锭部分的热量。

本发明目的之二是这样实现的：