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技術(shù)文章

傳統(tǒng)的定向凝固技術(shù)

點(diǎn)擊次數(shù)：1134 發(fā)布時(shí)間：2010-11-9

發(fā)熱劑法（EP法）　　

所謂的發(fā)熱劑法就是將熔化好的金屬液澆入一側(cè)壁絕熱，底部冷卻，頂部覆蓋發(fā)熱劑的鑄型中，在金屬液和已凝固金屬中建立起一個(gè)自上而下的溫度梯度，使鑄件自上而下進(jìn)行凝固，實(shí)現(xiàn)單向凝固。這種方法由于所能獲得的溫度梯度不大，并且很難控制，致使凝固組織粗大，鑄件性能差，因此，該法不適于大型、鑄件的生產(chǎn)。但其工藝簡(jiǎn)單、成本低，可用于制造小批量零件。

　　1.2 功率降低法（PD法）

　　將保溫爐的加熱器分成幾組，保溫爐是分段加熱的。當(dāng)熔融的金屬液置于保溫爐內(nèi)后，在從底部對(duì)鑄件冷卻的同時(shí)，自下而上順序關(guān)閉加熱器，金屬則自下而上逐漸凝固，從而在鑄件中實(shí)現(xiàn)定向凝固。通過選擇合適的加熱器件，可以獲得較大的冷卻速度，但是在凝固過程中溫度梯度是逐漸減小的，致使所能允許獲得的柱狀晶區(qū)較短，且組織也不夠理想。加之設(shè)備相對(duì)復(fù)雜，且能耗大，限制了該方法的應(yīng)用。

　　1.3 高速凝固法（HRS法）

　　為了改善功率降低法在加熱器關(guān)閉后，冷卻速度慢的缺點(diǎn)，在Bridgman晶體生長(zhǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展成了一種新的定向凝固技術(shù)，即快速凝固法。該方法的特點(diǎn)是鑄件以一定的速度從爐中移出或爐子移離鑄件，采用空冷的方式，而且爐子保持加熱狀態(tài)。這種方法由于避免了爐膛的影響，且利用空氣冷卻，因而獲得了較高的溫度梯度和冷卻速度，所獲得的柱狀晶間距較長(zhǎng)，組織細(xì)密挺直，且較均勻，使鑄件的性能得以提高，在生產(chǎn)中有一定的應(yīng)用。

　　1.4 液態(tài)金屬冷卻法（LMC法）

　　HRS法是由輻射換熱來冷卻的，所能獲得的溫度梯度和冷卻速度都很有限。為了獲得更高的溫度梯度和生長(zhǎng)速度。在HRS法的基礎(chǔ)上，將抽拉出的鑄件部分浸入具有高導(dǎo)熱系數(shù)的高沸點(diǎn)、低熔點(diǎn)、熱容量大的液態(tài)金屬中，形成了一種新的定向凝固技術(shù)，即LMC法。這種方法提高了鑄件的冷卻速度和固液界面的溫度梯度，而且在較大的生長(zhǎng)速度范圍內(nèi)可使界面前沿的溫度梯度保持穩(wěn)定，結(jié)晶在相對(duì)穩(wěn)態(tài)下進(jìn)行，能得到比較長(zhǎng)的單向柱晶。

　　常用的液態(tài)金屬有Ga—In合金和Ga—In—Sn合金，以及Sn液，前二者熔點(diǎn)低，但價(jià)格昂貴，因此只適于在實(shí)驗(yàn)室條件下使用。 Sn液熔點(diǎn)稍高（232℃），但由于價(jià)格相對(duì)比較便宜，冷卻效果也比較好，因而適于工業(yè)應(yīng)用。該法已被美國(guó)、前蘇聯(lián)等國(guó)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的生產(chǎn)。

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