本设施拥有自主常识产权，处于国际领先水平，综合了感应加热同时施加电磁搅拌技术，还具备迅速凝固(100℃/s 冷却速率)、电磁净化、机械搅拌、真空加料等多项功能，适用于以下范围：(1)制备半导体材料如 Ca 基、Si 基，固态储氢合金 TiMn2、LaNi5、 Li-Mg-N-H、V60 等合金;(2)制备中高熵合金;(3)达成半固态制备技术;(4)水冷铜坩埚制备大块非晶;
01 适用范围
本设施拥有自主常识产权，处于国际领先水平，综合了感应加热同时施加电磁搅拌技术，还具备迅速凝固(100℃/s 冷却速率)、电磁净化、机械搅拌、真空加料等多项功能，适用于以下范围：
(1)制备半导体材料如 Ca 基、Si 基，固态储氢合金 TiMn2、LaNi5、 Li-Mg-N-H、V60 等合金;
(2)制备中高熵合金;
(3)达成半固态制备技术;
(4)水冷铜坩埚制备大块非晶;
适用于高校、科研机构及企业等单位从事研究、新合金开发及工 业化生产。
要紧特征及用范围：TiMn2 和 TiMn1.5 作为 Ti-Mn 金属间化合物的两种代表组成一直遭到大家的看重，关于两种合金的研究有很多报道，并且在实质应用中也得到推广。本设施使用电磁热技术，使合金成分、组织均匀，可同时完成热处置以提升固态储氢合金的容量。
02 背景技术
合金制备过程需要充分搅拌才能形成有储氢及高性能的新相。高温 1700℃熔炼过程可同时施加电磁搅拌，使合金的成分及组织均匀，有益于提升合金的综合性能。在较大电磁搅拌力用途下，也可以达成杂质的离别。本创造设计了凝固拉杆及密封舱，保证熔体不发生氧化和吸气的条件下能连续凝固，并具备定向凝固功能，保证了精炼后的熔体能连续制备，为工业化生产创造了条件。
冷坩埚定向凝固技术非常不错地解决了传统定向凝固技术中存在的 问题。该技术是在水冷铜坩埚感应熔炼的基础上将连续熔铸与定向凝 固工艺结合起来，如此既保留了感应熔炼技术的高熔点、高效率、无 污染的特征，同时也兼具了定向凝固技术的组织和性能可控的优势。
为此，本创造提出了一种汇集高温熔炼、电磁搅拌、连续凝固 技术为一体的新型熔炼炉，具备较高革新性。
03 技术策略
本设施拥有 自主常识产权(创造专利 ZL 201910059854.X,ZL 201711087314.X)。本设施通过以下技术策略予以达成：包含炉体、 冷却系统、真空氩气系统、电磁搅拌、真空加料、感应电源和控制柜。另外，本设施设计了机械搅拌装置，可从事复合材料的制备。本设施 具备纯净化、均匀化和连续化制备高活性铜铝钛及其合金的特征，适 适用于科研和工业化生产。
04 有益成效
提供了一种制备高活性材料的多功能熔炼炉。拥有以下有益成效：
(1)该制备高活性材料的多功能熔炼炉，通过电磁线圈和感应线 圈的配合用，可以让熔炼的金属进行电磁搅拌。
(2)该制备高活性材料的多功能熔炼炉，通过凝固拉杆的用法， 使得铸坯可以连续普通凝固或定向凝固。
05 熔炼炉及实验结果
本创造设计、制造的真空熔炼炉如图 3 所示，已经完成安装和调试。图 4 为电磁离别的成效图，导电率相差较大的金属铜与氧化物达成了离别。图 5 为杂质硅的离别结果，净化后的地区中硅含量仅为杂质地区的 0.87%，说明离别与净化成效明显。因为在真空条件下，没测试到氧含量，纯度进一步提升。图 6 为白铜 B10 细化晶粒均匀成 分的应用实例，施加搅拌的组织，晶粒细化、组织均匀。图 7 为 ZrCuNiAl 合金组织成分对比，未施加搅拌的Zr 分布不均匀，施加搅 拌的 Zr 分布均匀。
图 3 企业已经应用的真空电磁热场熔炼炉的整体照片
图 4 电磁离别结果：(a)金属铜的离别， (b)离别的杂质
图 5 杂质硅的离别结果
图 6 CuNiFeMn 合金组织对比：(a) 未施加搅拌的组织，晶粒粗大、组织不均匀， (b) 施加搅拌的组织，晶粒细化、组织均匀
图 7 ZrCuNiAl 合金组织成分对比：(a) 未施加搅拌的 Zr 分布不均匀， (b) 施加搅拌的 Zr 分布均匀
图 8 石墨加入 H60 黄铜的应用
图 9 DS-2(7.2%Si)铝硅合金的组织细化
图 10 Al-5TiB2 合金，TiB2 均匀分布(用氟盐法熔铸，也可有效去除里面的盐渣)
图 10 Al-5TiB2 合金，TiB2 均匀分布(用氟盐法熔铸，也可有效去除里面的盐渣)
图 11 5.83*103 kg/m3 轻质高熵合金，等摩尔比，AlTiZrMoCr：由铝(Al)、钛(Ti)、锆(Zr)和钼(Mo)铬(Cr)元素组成。用电弧熔炼及电磁搅拌熔炼共40 克
图 12 固态储氢合金 TiMn2(VFe)，合金本钱最低 90 元/kg (电磁搅拌)
图 13 固态储氢合金 TiMn2(VFe)，合金本钱最低 128 元/kg (电磁搅拌)
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