[发明专利]一种Al-40%Zn合金孪生枝晶的制备方法

摘要

本发明属于金属材料的制备领域，具体涉及一种Al‑40%Zn合金孪生枝晶的制备方法。该制备方法选择高Zn含量Al‑Zn合金（40%Zn）的成分设计，采用定向凝固技术，选取高的定向凝固抽拉速率（900~1100μm/s），利用定向凝固过程中形成熔体内的对流，成功制备了Al‑40%Zn合金孪生枝晶。本发明选取Al‑40%Zn合金作为制备孪生枝晶的合金系，不同于研究报道中低含量Zn（30%Zn以下）的Al‑Zn合金体系，这一成分选择未被报道过，克服了技术偏见。

主权项

1.一种Al‑40%Zn合金孪生枝晶的制备方法，其特征在于：该制备方法采用一定向凝固装置，该定向凝固装置包括抽拉杆、加热保温炉及位于其内腔之中的感应线圈、倒梯形石墨套、圆柱形坩埚、“凸”字形连接管、隔热套，连接管的小端与坩埚相适配、大端与抽拉杆相适配，加热保温炉的侧壁分别设有Ar气管和真空管与加热保温炉的内腔连通，Ar气管连接有Ar气罐，真空管依次连接有分子泵、机械泵，加热保温炉的底部与其密封连接有结晶器，结晶器内盛满Ga‑In‑Sn合金液，结晶器上部位于加热保温炉内腔之中、剩余部分则位于加热保温炉外部，隔热套位于结晶器之上，石墨套位于隔热套之上，感应线圈围绕设在石墨套四周，感应线圈与设置在加热保温炉之外的感应电源相连接，坩埚位于石墨套之中，坩埚和抽拉杆通过连接管的小端插设在坩埚下端、大端套在抽拉杆的上端实现连接，抽拉杆从上至下依次密封贯穿隔热套、结晶器，抽拉杆底部与抽拉装置相连接；制备步骤如下：（1）、制备与坩埚形状相适配的圆柱形Al‑40%Zn合金样品；（2）、砂纸打磨、丙酮清洗样品；将样品放入坩埚中，通过抽拉装置向下移动抽拉杆直至连接管的小端的底部刚好与隔热套的顶端平齐、大端则伸出隔热套并浸入结晶器内的Ga‑In‑Sn合金液中；（3）、分别使用机械泵和分子泵抽真空，直至加热保温炉的真空度至7×10‑3 Pa以上，然后向加热保温炉内充入Ar气，充Ar气后加热保温炉内的真空度保持在350~400 Pa；（4）、开启感应电源，通过感应线圈加热，加热到超过样品熔点80~150 ℃，此时处于感应线圈有效加热区的样品发生熔化，而处于感应线圈有效加热区之外的样品不发生熔化，保温，使熔体温度均匀、稳定；（5）、调整抽拉杆的抽拉速度为900~1100 μm/s，将熔体自上而下拉进Ga‑In‑Sn合金液中实现定向凝固；（6）、待熔体定向凝固后，再调整抽拉杆的抽拉速度为90~110 mm/s，将整个样品完全拉进Ga‑In‑Sn合金液中进行淬火，同时关闭加热保温炉、打开炉门，待加热保温炉内的炉温自然冷却到室温后，通过抽拉装置向上移动抽拉杆，将整个样品完全顶出Ga‑In‑Sn合金液，取出，即得Al‑40%Zn合金孪生枝晶。