[实用新型]制备难熔高熵合金的小型真空电弧炉

说明书

本实用新型提供了一种制备难熔高熵合金的小型真空电弧炉，包括炉体、紫铜坩埚盘、水冷盘、电极杆、电极、水冷系统、真空系统、直流电源系统和密封结构，坩埚盘上设置若干个圈层分布的坩埚，坩埚的内表面光滑；坩埚盘的下端固定有水冷盘，炉体侧壁为双层式水冷结构，电极杆包括导电管和不锈钢套，不锈钢套套装在导电管外并与导电管外壁之间形成水套结构，通过高性能的水冷系统解决高温问题，不锈钢套通过动密封件安装在炉体上端，解决真空系统下的电极操作问题。该难熔高熵合金的小型真空电弧炉通过对各项结构的改造和优化，提升性能，使其可以熔炼难熔高熵合金，尤其是制备多种不同成分的难熔高熵合金铸锭，并减少合金的气体含量。

技术领域

本实用新型涉及一种电弧炉，具体的说，涉及了一种制备难熔高熵合金的小型真空电弧炉。

背景技术

高熵合金是在近年来发现的一类化学无序合金，与传统固溶体为基的金属材料设计概念不同，它是由五种或五种以上主元素按等摩尔或近等摩尔组成的合金。由于高熵合金不同于传统独特的设计理念，其在性能上也表现出不同于传统合金的特异性，如高强度、高硬度、良好的腐蚀性、耐磨性以及高温热稳定性等。

2010 年，美国空军研究实验室的Senkov 教授等人利用高熵概念，以等摩尔比混合多种高熔点元素，如Hf、Nb、Ta、Mo、W 等前过渡族金属元素，首次制备出系列难熔高熵合金，这类合金具有高强度、优异的耐腐蚀性能、耐磨性能以及高温抗氧化性能。已经公开报道的难熔高熵合金体系的晶体结构大多数为体心立方（BCC）结构的单相固溶体或以BCC 固溶体为主，在高温条件下，具有较高的相稳定性和优异的高温性能，成为非常有潜力的高温结构材料之一，有望在航空航天等领域作为轻质高温合金应用。

难熔高熵合金的熔点高，制备困难，难以采用常见的熔炼设备进行熔炼。本申请针对难熔高熵合金的高熔点特点，解决其在小容量设备中的熔炼问题。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种密封性好保证真空度、降温措施多样高效、坩埚性能优异、铸锭质量高的一种制备难熔高熵合金的小型真空电弧炉。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种制备难熔高熵合金的小型真空电弧炉，包括炉体和设于炉体内的坩埚盘，所述坩埚盘上设置若干个坩埚，若干坩埚按照圈层分布的方式排列，所述坩埚盘的材质为紫铜，所述坩埚具有光滑的内表面。

基上所述，所述坩埚盘的下端固定有水冷盘，所述水冷盘包括储水坑、出水管和进水管，出水管的进口在储水坑中形成凸台，进水管的出口低于出水管的进口，出水管和进水管均偏心设置。

基上所述，所述炉体侧壁为双层式结构，夹层为水冷腔，所述水冷腔连接水冷系统。

基上所述，所述炉体上设有抽真空管道，所述抽真空管道连接抽真空泵。

基上所述，所述炉体上端设置安装电极杆的管道和安装观察镜的管道，炉体的侧部设置安装翻料勺机构的倾斜管道和炉门，各管道处均设置密封结构，所述炉门为夹层设置水冷腔的双层式结构，炉门内的水冷腔连接水冷系统。

基上所述，所述电极杆包括导电管和不锈钢套，所述不锈钢套套装在导电管外并与导电管外壁之间形成水套结构，所述不锈钢套通过动密封件安装在炉体上端，所述水套结构通过管道连接至水冷系统。

基上所述，所述水冷盘的下端通过支撑管连接至炉体底部，所述进水管和出水管穿设于支撑管内。

基上所述，所述电极杆上的密封胶内端设置热辐射密封挡板。

基上所述，还包括直流电源系统，所述直流电源系统为电极杆供电。

基上所述，所述炉体的双层式结构的焊缝材料与炉体材料相同。