[发明专利]一种真空深过冷快速凝固实验装置

权利要求书

1.一种真空深过冷快速凝固实验装置，其特征在于，包括真空腔体(1)，所述真空腔体(1)内由上而下依次对应设置有连续送料装置、第一石英坩埚(7)和激冷铜模(19)；所述激冷铜模(19)可在竖直方向往复运动，且在所述第一石英坩埚(7)内的金属熔化后，所述激冷铜模(19)的开口处上升至第一石英坩埚(7)的底部，用于盛接并凝固第一石英坩埚(7)内的熔融金属；

还包括设置于真空腔体(1)内的第二石英坩埚(9)，所述第二石英坩埚(9)内用于盛放消耗熔炼氧的石墨(11)；所述第二石英坩埚(9)的外壁一周设置有用于加热的感应铜线圈电极(10)。

2.按照权利要求1所述的一种真空深过冷快速凝固实验装置，其特征在于，所述连续送料装置包括竖直设置的连续送料外管(6)，其上端与真空腔体(1)的顶壁贴合连接，下端与第一石英坩埚(7)的开口端可拆卸连接，用于向第一石英坩埚(7)中输送调节成分用的合金和调节玻璃粘度用的硼酸钠；

还包括用于密封连续送料外管(6)的玻璃柱塞(4)，所述玻璃柱塞(4)的一端设置于连续送料外管(6)内，另一端与设置于真空腔体(1)外的联动装置相连接，所述联动装置用于带动玻璃柱塞(4)上下运动，继而与连续送料外管(6)的内壁贴合或分离。

3.按照权利要求2所述的一种真空深过冷快速凝固实验装置，其特征在于，所述真空腔体(1)的顶部设置有联通管(5)，所述联通管(5)的位置与连续送料外管(6)的位置相对应，且依次与连续送料外管(6)和第一石英坩埚(7)相联通；所述联通管(5)内用于设置连接杆(3)，其下端与玻璃柱塞(4)的上端相连接，其上端连接有磁力杆(18)；所述磁力杆(18)和连接杆(3)组成联动装置；

所述真空腔体(1)的顶部设置进气管(2)，用于向真空腔体(1)内充入保护气体。

4.按照权利要求3所述的一种真空深过冷快速凝固实验装置，其特征在于，所述联通管(5)的侧壁上还设置连接有一保护气体进入管(15)，所述联通管(5)的侧壁还与进气管(2)的侧壁相联通，所述联通管(5)、进气管(2)、保护气体进入管(15)、真空腔体(1)和第一石英坩埚(7)相互联通。

5.按照权利要求3或4所述的一种真空深过冷快速凝固实验装置，其特征在于，所述连续送料外管(6)由上而下依次包括相联通的送料连接段(6-1)、储料段(6-2)、下料段(6-3)和卡合段(6-4)，所述储料段(6-2)为上端粗下端细的锥形；

所述卡合段(6-4)的端部设置有用于与第一石英坩埚(7)相连接的卡合凹槽。

6.按照权利要求5所述的一种真空深过冷快速凝固实验装置，其特征在于，所述玻璃柱塞(4)的下端为倒圆锥体状，当所述玻璃柱塞(4)设置于连续送料外管(6)内时，所述圆锥体位于储料段(6-2)和下料段(6-3)的连接处。

7.按照权利要求6所述的一种真空深过冷快速凝固实验装置，其特征在于，所述激冷铜模(19)通过液压装置上下往复运动，该液压装置设置于真空腔体(1)外部的底部，包括与激冷铜模(19)相连接的升降装置(13)，以及与升降装置(13)下端相连接的气缸(14)。

8.按照权利要求7所述的一种真空深过冷快速凝固实验装置，其特征在于，所述第一石英坩埚(7)的外壁一周设置有用于加热的悬浮感应铜线圈(8)。

9.一种真空深过冷快速凝固方法，其特征在于，使用权利要求1～8中任一项所述的真空深过冷快速凝固实验装置，该方法如下：

在第一石英坩埚(7)中放入待熔化合金和B₂O₃玻璃，在连续送料外管(6)内放入调节成分用的合金和调节粘度用的Na₂B₄O₇，并放下玻璃柱塞(4)封堵连续送料外管(6)；

关闭进气管(2)和保护气体进入管(15)，通过抽真空接口(20)，对真空腔体(1)内抽真空；打开保护气体进入管(15)，充入氩气至，然后关闭保护气体进入管(15)；

然后打开加热感应铜线圈电极(10)的电源，对第二石英坩埚(9)内的石墨(11)加热，进行氧化反应；

加热熔化——过热保温——冷却凝固：氧化反应后，打开加热悬浮感应铜线圈的电源，对第一石英坩埚(7)内的合金和玻璃进行熔化；程序升温并保温；熔炼过程中，需要调节合金成分和调节玻璃粘度时，通过磁力杆(18)向上提拉连接杆(3)，以带动玻璃柱塞(4)向上运动，连续送料外管(6)中的调节合金和调节粘度的玻璃在重力作用下，进入第一石英坩埚(7)中；

进行"加热熔化——过热保温——冷却凝固”2～3次热循环；然后切断电源，升起气缸(14)，联动激冷铜模(19)向上运动，然后打开保护气体进入管,向第一石英坩埚(7)内充高压惰性气体，将熔融的液态金属吹入激冷铜模(19)中快速凝固。