[实用新型]一种用于制备Cu-Al-Fe合金的熔炼装置

说明书

本实用新型公开一种用于制备Cu‑Al‑Fe合金的熔炼装置，其包括第一坩埚，第一坩埚外部套设有感应加热设备，第一坩埚内腔中填充有Cu块、Al块，在第一坩埚的外部设置有铝热反应装置，本实用新型由金属熔体产生的高温引燃镁丝引线，镁丝引线燃烧产生的高温触发铝热反应，反应过程安全、可靠；利用铝热反应产生的高温Fe液熔于温度相对较低的金属熔体中，与传统方法熔炼Cu‑Al‑Fe合金相比，具有速度快、效率高、节约能源的优点；该方法大大缩短了Cu‑Al‑Fe合金的熔炼时间，大大降低了元素烧损量，减少了熔体表面熔剂分解造成的空气污染，提高了Cu‑Al‑Fe合金成分准确性。

技术领域

本实用新型涉及金属熔炼技术领域，具体的说是一种用于制备Cu-Al-Fe合金的熔炼装置。

背景技术

Cu-Al-Fe合金具有优良的综合机械性能、物化性能等，被广泛应用于航空航天、交通运输、机械制造等领域，例如：Cu-Al-Fe合金强度高，耐磨损性能好，广泛用于制造齿轮坯料、螺母螺纹等零件；Cu-Al-Fe合金具有优良的弹性性能，高的蠕变极限，常用来制造各种弹性元件；Cu-Al-Fe合金具有优良的耐腐蚀性能，常用于制造螺旋桨、叶轮等耐蚀零件；Cu-Al-Fe合金在冲击作用下不产生火花，被广泛用于制造无火花工具材料；Cu-Al-Fe合金具有优良的导热系数和稳定的刚度，已成为一种新的模具材料类型；Cu-Al-Fe合金性价比高，可以作为一些昂贵金属材料如锡青铜、镍基合金的替代材料。

目前Cu-Al-Fe合金的熔炼主要采用熔配法，即将Cu、Al、Fe金属块一起放入加热炉中，低熔点的Al块（熔点660℃）首先熔化，不断熔蚀高熔点的Cu块（熔点1083℃）和Fe块（熔点1538℃），然后随着加热过程的进行，Cu块逐渐熔于Al熔体中形成Cu-Al熔体，最后随着温度的逐渐升高，Fe块逐渐熔于Cu-Al熔体，经搅拌形成成分均匀的Cu-Al-Fe合金。由于Fe熔点较高，且密度较大，沉于Cu-Al熔体底部，熔入Cu-Al熔体过程较慢，熔体表面需采用大量熔剂覆盖，熔剂大量分解产生气体，污染空气，且熔体需不断搅拌，才能保证Cu-Al-Fe合金成分的均匀性，且Cu-Al-Fe合金传统熔炼方法存在空气污染严重、劳动强度大、加热时间长、能耗高、效率低、合金元素烧损严重的问题。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种用于制备Cu-Al-Fe合金的熔炼装置，速度快、效率高、节约能源，降低了元素烧损量，减少了熔体表面熔剂分解造成的空气污染，提高了Cu-Al-Fe合金成分准确性。

本实用新型通过以下技术方案来实现：

一种用于制备Cu-Al-Fe合金的熔炼装置，所述熔炼装置包括第一坩埚，所述第一坩埚外部套设有感应加热设备，所述第一坩埚内腔中用于填充Cu块、Al块，在第一坩埚的外部设置有铝热反应装置，所述铝热反应装置包括第二坩埚，所述第二坩埚的底部端面设置有锥形孔，所述锥形孔内套设有自熔塞，在第二坩埚的内腔中填充有铝热剂，所述铝热剂中埋有镁丝引线，所述镁丝引线的另一端设置在第二坩埚的外部，且镁丝引线位于第二坩埚外部的一端靠近于第二坩埚的底部。

进一步的，所述第二坩埚的外径小于第一坩埚的内径。

进一步的，所述第二坩埚为耐高温石墨坩埚。

进一步的，所述自熔塞的外径与锥形孔的内径一致。

本实用新型的有益效果在于：

（1）由感应加热设备将第一坩埚中的Cu块、Al块熔炼成金属熔体，由金属熔体产生的高温引燃镁丝引线，镁丝引线燃烧产生的高温触发铝热反应装置中的铝热剂发生铝热反应，反应过程安全、可靠；

（2）利用铝热反应产生的高温使Fe液熔于温度相对较低的金属熔体中，与传统方法熔炼Cu-Al-Fe合金相比，具有速度快、效率高、节约能源的优点；