[发明专利]一种具有近平衡态凝固组织的合金的制备方法和装置

权利要求书

1.一种具有近平衡态凝固组织的合金的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：

在真空或保护气体的气氛下，使合金母料在定向保温炉中进行定向运动，以使合金母料依次通过定向保温炉内的熔化段、定向凝固段、保温段，得到具有近平衡态凝固组织的合金；

其中，所述合金母料在所述熔化段中，熔化成液态合金；液态合金进入所述定向凝固段中进行定向凝固，形成的定向凝固组织为由固液两相构成的柱状枝晶组织；呈固液共存状态的合金进入保温段，在凝固过程中进行保温，实现完全凝固，得到具有近平衡态凝固组织的合金；

所述熔化段的温度比合金液相线温度高10-100℃；所述保温段的温度为合金母料的固相线温度±100℃；

所述定向凝固段的进口端温度与所述熔化段的温度一致，所述定向凝固段的出口端温度与所述保温段的温度一致；其中，在沿着所述定向运动的方向上，所述定向凝固段的内部温度由所述定向凝固段的进口端温度过渡至所述定向凝固段的出口端温度。

2.根据权利要求1所述的具有近平衡态凝固组织的合金的制备方法，其特征在于，所述柱状枝晶臂内是由固液两相构成的基质，所述定向凝固组织内存在多尺度的偏析分布。

3.根据权利要求1所述的具有近平衡态凝固组织的合金的制备方法，其特征在于，所述呈固液共存状态的合金进入保温段，保温完成凝固的时间根据所述呈固液共存状态的合金中的多尺度偏析程度、反扩散速率以及目标共晶组织含量进行设置。

4.根据权利要求1-3任一项所述的具有近平衡态凝固组织的合金的制备方法，其特征在于，所述合金母料在所述定向保温炉中进行定向运动的速度为0.1-50mm/min；和/或

所述合金母料在所述定向保温炉中的定向运动方向为向下的方向。

5.一种具有近平衡态凝固组织的合金，其特征在于，所述具有近平衡态凝固组织的合金是由权利要求1-4任一项所述的具有近平衡态凝固组织的合金的制备方法制备而成。

6.一种具有近平衡态凝固组织的合金的制备装置，其特征在于，所述制备装置包括定向保温炉；其中，所述定向保温炉包括：

炉体，所述炉体内依次设置有熔化段、定向凝固段及保温段；其中，所述熔化段用于对合金母料进行加热熔化，使合金母料熔化成液态；所述定向凝固段用于对液态合金进行定向凝固，形成由固液两相构成的柱状枝晶组织；所述保温段用于对定向凝固后的呈固液共存状态的合金进行保温以完成凝固；所述熔化段的温度比合金液相线温度高10-100℃；所述保温段的温度为合金母料的固相线温度±100℃；

其中，所述具有近平衡态凝固组织的合金的制备装置用于实施权利要求1-4任一项所述的具有近平衡态凝固组织的合金的制备方法。

7.根据权利要求6所述的具有近平衡态凝固组织的合金的制备装置，其特征在于，所述熔化段、定向凝固段、保温段从上到下依次连通。

8.根据权利要求6所述的具有近平衡态凝固组织的合金的制备装置，其特征在于，所述定向保温炉还包括：用于盛放合金母料的坩埚；其中，所述定向保温炉还包括运动牵引部件；其中，所述运动牵引部件与所述坩埚连接，以抽拉坩埚，使坩埚进行定向运动，以使合金母料依次通过熔化段、定向凝固段、保温段。

9.根据权利要求6所述的具有近平衡态凝固组织的合金的制备装置，其特征在于，所述保温段的长度大于合金母料的长度。

10.根据权利要求9所述的具有近平衡态凝固组织的合金的制备装置，其特征在于，所述保温段比合金母料长20-40cm。