[发明专利]一种电子束熔炼装置及利用该装置制备铌基超高温合金的方法

权利要求书

1.一种电子束熔炼装置，其特征在于：所述装置包括熔炼室(1)，熔炼室(1)内设有定向凝固拉锭装置；

所述熔炼室(1)内设有无底的水冷铜坩埚(8)，所述水冷铜坩埚(8)底部内部尺寸与位于其下方的定向凝固拉锭装置的托盘(2)的尺寸相配合，使得托盘(2)与无底的水冷铜坩埚(8)形成一个完整的坩埚；托盘(2)底部固定连接杆，连接杆与电机相连。

2.根据权利1所述的装置，其特征在于：所述托盘(2)下方设有圆筒形保护层(4)，所述保护层(4)使得托盘(2)在下降拉锭时位于保护层(4)形成的圆筒中。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述圆筒形保护层(4)的内圆周设有可升降的冷却水环(3)。

4.一种利用权利要求1所述装置制备铌基超高温合金的方法，其特征在于：为电子束熔炼法，所述方法包括定向凝固的步骤：合金熔炼后，减小电子束束流至100～1500mA，启动定向凝固拉锭装置，拉锭速率为0.5～6mm/min，同时进行冷却。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述方法包括所述备料的步骤：将起到合金化作用的金属原料置于电子束熔炼炉的加料装置中；将其他金属原料置于电子束熔炼炉的水冷铜坩埚(8)中。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述方法包括熔炼的步骤：同时打开电子枪(5)的高压和束流，稳定后用电子枪(5)轰击水冷铜坩埚(8)中的合金原料，增大电子枪束流到450～2200mA，束流增加的速率为4～15mA/s，直到合金原料全部熔化，保持电子束束流为400～2000mA进行合金熔炼，熔炼时间10～35min。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述冷却按下述方法进行：

在拉锭装置保持拉锭速率为0.5～6mm/min向下运动的同时，逐渐降低电子束束流，降低速率为5～300mA/min；

或在拉锭装置保持拉锭速率为0.5～6mm/min向下运动的同时，逐渐增大拉锭装置中的冷却水环(3)中冷却循环水的流量，使其速率为0.5～10m³/h；

或在拉锭装置保持拉锭速率为0.5～6mm/min向下运动的同时，在拉出的合金锭上设置冷却水环(3)，冷却水环(3)逐渐向上移动，移动速率为0.25～5mm/min。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述方法包括预热的步骤：使电子束熔炼炉炉内的真空度小于5×10^-2Pa，电子枪室真空度小于5×10^-3Pa；电子枪设置高压为25～35kW，高压预热5～10min后，关闭高压，设置电子枪束流为70～200mA，束流预热5～10min，关闭电子枪束流。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述方法包括后处理的步骤：待合金熔体全部被拉锭装置拉出成合金锭之后，关闭电子枪，合金在电子束熔炼室内随炉冷却25～100min，开启电子束熔炼设备仓门，取出合金。