技术特征：
1.一种磁控电弧变温度梯度熔炼的设备，其特征在于，包括电弧及线圈控制器(1)、电弧枪控制杆(2)、电弧磁控组件(4)、熔炼炉(5)、坩埚(7)、电弧枪(6)、抽真空机构(10)和电源控制柜(9)，所述电弧及线圈控制器(1)设置在熔炼炉(5)上方，且所述电弧及线圈控制器(1)通过电源连接线与电源控制柜(9)连接；所述电弧枪控制杆(2)的顶端与电弧及线圈控制器(1)相连接，所述电弧枪控制杆(2)的底端伸入熔炼炉(5)内；所述电弧磁控组件(4)，包括磁头(41)、电磁屏蔽罩(43)、感应线圈(42)和永磁体组件(44)，所述磁头(4)通过磁头连接柱(3)固定在熔炼炉(5)的内顶壁上，且所述磁头(41)具有导入通道，所述感应线圈(42)缠绕在所述磁头(4)上，所述电磁屏蔽罩(43)上部固定在磁头(41)上，且电磁屏蔽罩(43)罩设在感应线圈(42)的外侧，电磁屏蔽罩(43)的底端高度与感应线圈(42)的底端高度一致；所述永磁体组件的上部固定在磁头(41)上，且永磁体组件设置在电磁屏蔽罩(43)的外侧，永磁体组件的底端高度与电弧枪(6)的钨级底端高度一致；所述坩埚(7)设置在熔炼炉(5)内；所述电弧枪的一端与电弧枪控制杆(2)的底端相连接，所述电弧枪的另一端穿过导入通道，且电弧枪(6)的钨极位于坩埚(7)的上方；所述抽真空机构(10)与熔炼炉(5)相连通；所述感应线圈(42)和电弧枪(6)均与电弧及线圈控制器(1)电性连接。2.根据权利要求1所述的磁控电弧变温度梯度熔炼的设备，其特征在于：所述坩埚(7)为水冷坩埚，坩埚(7)通过支撑底座设置在熔炼炉(5)内。3.根据权利要求1所述的磁控电弧变温度梯度熔炼的设备，其特征在于：所述永磁体组件包括第一永磁体单元和第二永磁体单元，所述第一永磁体单元有两条，所述第二永磁体单元有两条，每条所述第一永磁体单元和第二永磁体单元交错且呈等距离设置在磁头(41)上，所述第二永磁体单元的长度大于第一永磁体单元的长度，且每条所述第一永磁体单元和第二永磁体单元的底端均与电弧枪(6)的钨极底端平齐。4.根据权利要求2或3所述的磁控电弧变温度梯度熔炼的设备，其特征在于：还包括驱动电机(21)，所述驱动电机(21)设置在电弧及线圈控制器(1)内；所述电极控制杆(2)包括外套杆(24)、伸缩杆(23)和中心杆(22)，所述外套杆(24)的顶端与电弧及线圈控制器(1)连接，外套杆(24)的底端与熔炼炉(5)顶壁固定连接；所述伸缩杆(23)的直径小于外套杆(24)，且伸缩杆(23)的外径与外套杆(24)的内壁之间具有空腔，伸缩杆(23)的底端伸入进熔炼炉内；所述中心杆(22)的一端与驱动电机驱动连接，且中心杆(22)与伸缩杆(23)的内壁螺纹连接，所述电弧枪(6)设置在伸缩杆(23)的底端。5.根据权利要求4所述的磁控电弧变温度梯度熔炼的设备，其特征在于：还包括保护气加压机构(11)，所述保护气加压机构(11)与熔炼炉(5)相连通；所述的感应线圈(42)为交流感应线圈。6.一种使用如权利要求5所述的磁控电弧变温度梯度熔炼的设备制备高熔点合金铸锭的熔炼方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：将待熔炼的高熔点合金放置在坩埚(7)内部，并将电弧枪(6)的钨级调至能够引弧的位置；步骤二：开启抽真空机构(10)，然后开启保护气加压机构(11)将熔炼炉(5)内的真空度控制在0.05mpa，开启电弧枪(6)进行熔炼，将高熔点合金的金属颗粒充分熔化；
步骤三：再次采用电弧枪(6)进行熔炼，电弧枪(6)的电弧电流由0增长至500a，熔炼炉(5)内的高熔点合金充分熔化，启动感应线圈(42)，在磁场作用下，电弧枪(6)对高熔点合金进行熔炼；步骤四：在步骤3感应线圈(42)的磁场下保持设定时间，然后减小电弧枪(6)的电流至0，关闭电源，获得小温度梯度下的合金铸锭。7.根据权利要求6所述的使用磁控电弧变温度梯度熔炼的设备制备高熔点合金铸锭的熔炼方法，其特征在于：所述步骤一的电弧枪(6)的钨级距离待熔炼的金属不超过5mm。8.根据权利要求6所述的使用磁控电弧变温度梯度熔炼的设备制备高熔点合金铸锭的熔炼方法，其特征在于：所述步骤二中电焊枪(6)的熔炼温度大于等于高熔点合金溶液的液相线100℃；所述步骤四中电弧枪(6)的电弧电流为每10s减小50a，并逐渐减小电流至0。9.根据权利要求8所述的使用磁控电弧变温度梯度熔炼的设备制备高熔点合金铸锭的熔炼方法，其特征在于：所述步骤三中，通过电弧及线圈控制器(1)进行感应线圈(42)的电流及频率调控，在高熔点合金形成树枝晶组织时，控制高熔点合金在小于5*104k/m的小温度梯度下进行熔化及冷却，感应线圈(42)频率为60-100hz，感应线圈(42)电流为50-150a；所述步骤四的设定时间为70-90s。10.根据权利要求8所述的使用磁控电弧变温度梯度熔炼的设备制备高熔点合金铸锭的熔炼方法，其特征在于：所述步骤三中，通过电弧及线圈控制器(1)进行感应线圈(42)的电流及频率调控，在高熔点合金形成柱状晶组织时，控制高熔点合金在温度梯度大于1.0*105k/m的大温度梯度下进行熔化及冷却，感应线圈(42)频率为20-60hz，感应线圈(42)的电流为200-300a；所述步骤四的设定时间为70-90s。
技术总结
本发明属于高熔点合金材料熔炼技术领域，涉及一种磁控电弧变温度梯度熔炼的设备和方法，包括电弧及线圈控制器、电弧枪控制杆、电弧磁控组件、熔炼炉、坩埚、电弧枪、抽真空机构和控制柜，其中电弧磁控组件，包括磁头、电磁屏蔽罩、感应线圈和永磁体组件，且永磁体组件的底端高度与电弧枪的钨级底端高度一致。本发明的优点：采用磁控电弧变温度梯度熔炼的设备和方法，可对高熔点合金熔体进行熔炼，同时，合金温度梯度及电弧作用范围可通过控制尖角磁场的大小进行控制，所获金属材料组织可调控。所获金属材料组织可调控。所获金属材料组织可调控。
技术研发人员：陈瑞润 陈德志 王琪 王墅 王亮 苏彦庆 郭景杰
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2022.06.08
技术公布日：2022/11/1