一种真空灭弧室用铜铬合金屏蔽罩的定向凝固设备的制作方法

本技术涉及铜铬合金定向凝固设备的，尤其涉及一种真空灭弧室用铜铬合金屏蔽罩的定向凝固设备。

背景技术：

1、铜铬合金具有耐高温、耐电压冲击等特点，能更好的冷凝电弧生成物，提高真空灭弧室使用寿命和真空开关的开断能力。此外，铜铬合金吸气能力强，能保持真空灭弧室内部真空度，且能抗电弧侵蚀，是目前真空灭弧室小型化过程中综合性能最好的屏蔽罩材料。目前，工业上铜铬屏蔽罩制备工艺主要有两种，一种是真空熔铸，其原料利用率低并且生产流程长；另一种是铜铬混粉、烧结，但其压制效率低、致密度很难提高且成分不均匀。因此，基于上述原因，需要开发一种原料利用率高、致密度高、流程简单成本低的铜铬屏蔽罩制备设备。

2、定向凝固技术由于其具有软接触无污染、可以实现高温度梯度定向凝固等特点，已被成功应用于ti-al、nb-si和多晶硅等材料定向凝固的研究，现有定向凝固高温合金中试样尺寸受限制，并且制备得到的多是高温合金铸锭，并未有适用于中空合金罩的定向凝固设备，利用现有设备无法达到铜铬屏蔽罩的最佳定向凝固效果。例如，公开号为cn114833326 a的中国发明专利公开了一种磁控电弧制备共晶高温合金定向凝固的设备和方法，该设备利用的是电磁冷坩埚定向凝固技术，制得高温合金铸锭，其并不适用于制备铜铬屏蔽罩，铜铬合金的定向凝固效果不佳。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种真空灭弧室用铜铬合金屏蔽罩的定向凝固设备，通过将铜铬合金加热熔化后进行定向凝固得到铜铬合金屏蔽罩，不仅能够缩短铜铬合金屏蔽罩的生产流程，无需挤压、整形等加工步骤，生产效率高，而且能够提升定向凝固效果，得到致密度高、机械强度高的产品，提高原料利用率。

2、本实用新型的具体技术方案为：本实用新型提供了一种真空灭弧室用铜铬合金屏蔽罩的定向凝固设备，所述设备包括：加热装置；所述加热装置包括定向模具组件和套设于定向模具组件外圈的加热电极；所述定向模具组件包括陶瓷芯棒和套设于陶瓷芯棒外圈的陶瓷套管；所述陶瓷套管内装有铜铬合金管；与加热装置相连接的冷凝抽拉装置；所述冷凝抽拉装置用于定向凝固和抽拉制备得到的铜铬合金屏蔽罩；套设于加热装置外圈的超导磁体。

3、本实用新型中的定向凝固设备能够通过将铜铬合金加热熔化后进行定向凝固得到铜铬合金屏蔽罩，首先将铜铬合金管装入陶瓷套管内，铜铬合金管通过加热装置在陶瓷套管内加热熔化，而陶瓷套管套设于陶瓷芯棒之外，有利于铜铬合金加热熔化后定向凝固过程的稳定性，起到支持作用。其次冷凝抽拉装置与加热装置相连接，因而在加热装置内靠近冷凝抽拉装置方向的铜铬合金熔体会受到冷凝作用，同时包含熔区和未熔区，其受到超导磁体的强磁场作用，可以加强液相混合，促进成分均匀，减小枝晶间距，同时改善晶粒取向，促进组织定向排列，提高产品性能。最后，通过冷凝抽拉装置的抽拉作用，控制抽拉速度，得到定向冷凝的铜铬合金屏蔽罩。

4、另外，加热装置内可抽真空或通入惰性气体保护，降低产品的氧、氮等气体含量。

5、作为优选，所述冷凝抽拉装置包括抽拉部件和套设于抽拉部件外圈的冷却部件。

6、作为优选，所述抽拉部件包括拉杆；所述拉杆包括与陶瓷芯棒相连接的连接部分以及外径不小于陶瓷套管外径的抽拉部分。

7、拉杆的设置可用于维持抽拉过程的稳定性，有利于得到更好的定向凝固效果。

8、作为优选，所述设备还包括设于冷凝抽拉装置和加热装置之间的隔热层。

9、隔热层用于维持加热和冷却装置之间的较大温差，这有利于熔体的快速凝固，得到致密度高、机械强度高的产品。

10、作为优选，所述隔热层套设于拉杆外并抵接于其抽拉部分所在外壁。

11、同样地，隔热层与拉杆相抵接有利于维持较大温差，温度的骤降有利于快速凝固。

12、作为优选，所述超导磁体还部分套设于冷凝抽拉装置外圈。

13、作为优选，所述冷却部件包括环状冷却池；所述环状冷却池内装有镓铟锡液态金属。

14、不锈钢冷却池内装有镓铟锡液态金属，可以加大冷却强度，提高温度梯度，同时超导磁体感应可以促进液相搅拌，进一步加大冷却强度。

15、作为优选，所述环状冷却池设有进水口和出水口。

16、与现有技术相比，本实用新型具有以下技术效果：

17、（1）能够缩短铜铬合金屏蔽罩的生产流程，无需挤压、整形等加工步骤，后续加工余量小，节省原料，生产成本低，生产效率高；

18、（2）能够提升定向凝固效果，屏蔽罩气体含量低，得到致密度高、抗烧蚀、耐压强度高、机械强度高的产品，提高原料利用率。

技术特征：

1.一种真空灭弧室用铜铬合金屏蔽罩的定向凝固设备，其特征在于，所述设备包括：

2.如权利要求1所述真空灭弧室用铜铬合金屏蔽罩的定向凝固设备，其特征在于，所述冷凝抽拉装置包括抽拉部件和套设于抽拉部件外圈的冷却部件。

3.如权利要求2所述真空灭弧室用铜铬合金屏蔽罩的定向凝固设备，其特征在于，所述抽拉部件包括拉杆（11）；所述拉杆（11）包括与陶瓷芯棒（4）相连接的连接部分以及外径不小于陶瓷套管（12）外径的抽拉部分。

4.如权利要求3所述真空灭弧室用铜铬合金屏蔽罩的定向凝固设备，其特征在于，所述设备还包括设于冷凝抽拉装置和加热装置之间的隔热层（6）。

5.如权利要求4所述真空灭弧室用铜铬合金屏蔽罩的定向凝固设备，其特征在于，所述隔热层（6）套设于拉杆（11）外壁。

6.如权利要求1-5之一所述真空灭弧室用铜铬合金屏蔽罩的定向凝固设备，其特征在于，所述加热电极（3）的外圈套设有保温层（2）。

7.如权利要求2-5之一所述真空灭弧室用铜铬合金屏蔽罩的定向凝固设备，其特征在于，所述超导磁体（1）还部分套设于冷凝抽拉装置外圈。

8.如权利要求7所述真空灭弧室用铜铬合金屏蔽罩的定向凝固设备，其特征在于，所述冷却部件包括环状冷却池（7）；所述环状冷却池（7）内装有镓铟锡液态金属。

9.如权利要求8所述真空灭弧室用铜铬合金屏蔽罩的定向凝固设备，其特征在于，所述环状冷却池（7）设有进水口（8）和出水口（10）。

技术总结
本技术涉及铜铬合金定向凝固设备的技术领域，公开了一种真空灭弧室用铜铬合金屏蔽罩的定向凝固设备，所述设备包括：加热装置；所述加热装置包括定向模具组件和套设于定向模具组件外圈的加热电极；所述定向模具组件包括陶瓷芯棒和套设于陶瓷芯棒外圈的陶瓷套管；所述陶瓷套管内装有铜铬合金管；与加热装置相连接的冷凝抽拉装置；套设于加热装置外圈的超导磁体。本技术能够缩短铜铬合金屏蔽罩的生产流程，提升定向凝固效果，无需挤压、整形等加工步骤，后续加工余量小，节省原料，生产成本低，生产效率高。

技术研发人员：陈华强,骆仁智,陶应啟,余贤旺,王吉应,张原浩,吴云洪,邱小林
受保护的技术使用者：浙江省冶金研究院有限公司
技术研发日：20221202
技术公布日：2024/1/12