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            铅板厂家的定向凝固工艺

            2021-04-15

            传统铅板厂家的定向凝固方法可分为炉外结晶法和炉内结晶法,炉外结品法一般指的是发热铸型法,炉内结品法则指凝固在保温炉内完成,具体工艺方法包括功率降低法(PD法)、快速凝固法(HRS法)和液态金属冷却法(LMC法)等工艺。

            炉外结晶法是将熔化好的金属液浇入一侧壁绝热、底部冷却、顶部覆盖发热剂的铸型中,在铅板金属液和已凝固金属中建立起一个自上而下的温度梯度,使铸件自下而上实现单向凝固。炉外结晶法的主要特点是工艺简单、成本低,可用于制造小批量零件。PD法采用分段加热的保温炉,在从底部对铸件进行冷却的同时,自下而上顺序关闭加热器,从而在铸件中实现自下而上的定向凝固。PD法可以获得较大的冷却速度,但所获得的柱状晶区较短,且组织也不够理想。HRS法是在Bridgman晶体生长技术的基础上发展而成的一种定向凝固工艺,其特点是铸件以一定的速度从炉中移出或炉子移离铸件,铸件空冷而炉子保持加热状态。由于避免了炉膛的影响且利用空气冷却,因而可获得较高的温度梯度和冷却速度 LMC法是在HRS法的基础上,将抽拉出的铸件部分浸入具有高导热系数的高沸点、低熔点、热容量大的液态金属中,以获得更高的温度梯度和生长速度。常用的液态金属有Ga-Ins Ga-In-Sn和Sn液等。

            传统定向凝固技术的主要缺点是冷却速度太慢,凝固组织有充分的时间长大、粗化,以致产生严重的枝品偏析,限.制了材料性能的提高。近年来所发展的区域熔化液态防辐射铅板金属冷却法(ZMLMC法)、深过冷定向凝固(DUDS)和电磁约束成形定向凝固技术(DSEMS )等新型定向凝固工艺则有效地避免了这一弊端。

            ZMLMC法是在LMC法的基础上发展而成的,该方法将区域熔化与液态金属冷却相结合,利用感应加热集中对凝固界面前沿液相进行加热,从而有效地提高了固液界面前沿的温度梯度和冷却速度. DUDS法的基本原理是将盛有金属液的增涡置于一激冷基座上,冷却过程中温度较低的底部先形核,晶体自下而上生长,形成定向排列的树枝晶骨架和残余的金属液。在随后的冷却过程中,残余金属液依靠向外界散热而向己有的枝晶骨架上凝固,Z终获得定向凝固组织。DSEMS法是将电磁约束成形技术与定向凝固技术相结合而产生的一种新型定向凝固技术。该技术利用电磁感应加热熔化感应器内的防护铅板材料,并利用在金属熔体表层部分产生的电磁压力来约束己熔化的金属熔体成形。同时,冷却介质与铸件表面直接接触,增强了铸件固相的冷却能力,在固液界面附近熔体内可以产生很高的温度梯度,使凝固组织超细化。

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