一种高温共晶点预共晶灌注坩埚的制作方法

本发明涉及一种高温共晶点预共晶灌注坩埚，属于高温共晶点技术领域。

背景技术：

随着高温共晶点技术的发展，使得在ag固定点以上，采用金属-碳高温共晶点代替纯金属固定点成为现实。这对降低现行its-90温标在ag固定点以上温度的不确定度具有重要意义。目前国际温度咨询委员会辐射测温工作组已经明确表示将在新温标中加入co-c，pt-c和re-c共晶点，促进了世界各国研究机构在共晶点领域的研究。

目前常用的高温共晶点灌注方法主要是直接共晶灌注法和预共晶灌注法。直接共晶法的思路是在共晶点坩埚中直接加入金属-碳混合粉末，加热后形成共晶体。该方法受限于共晶点坩埚体积，每次加入混合粉末的质量有限，导致灌注次数增多，坩埚破裂风险增大。

预共晶灌注法针对上述问题对灌注方法进行了改进，该方法的思路是先在预共晶容器中形成共晶体，再安装在共晶点坩埚内，加热后使共晶体成为熔融态，在重力的作用下“流入”共晶点坩埚，最后取下预共晶容器，再用直接共晶法补充灌注至共晶点坩埚灌满。但是该方法仍具有预共晶容器因壁厚较薄而容易破裂、预共晶容器不能重复使用、预共晶容器与共晶点坩埚连接处易出现共晶体粘结，导致无法取下预共晶容器等问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决预共晶灌注法存在的因壁厚较薄而容易破裂、预共晶容器不能重复使用、预共晶容器与共晶点坩埚连接处易出现共晶体粘结，导致无法取下预共晶容器等问题，设计了一种高温共晶点预共晶灌注坩埚。该发明内部结构简单，加工成本较低，实践效果好。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种高温共晶点预共晶灌注坩埚，适用于采用预共晶法灌注的各种高温共晶点，如co-c，pt-c，re-c共晶点等。该坩埚外形为圆柱形，包括预共晶坩埚盖和预共晶坩埚主体。连接关系为：在预共晶坩埚主体上加工有公螺纹，预共晶坩埚盖上加工有与之匹配的母螺纹，二者通过螺纹连接。

工作过程为：在预共晶坩埚内形成共晶体后，以倒置方式连接在共晶点坩埚上，加热后使共晶体变为熔融态，在重力作用下流入共晶点坩埚内，实现对共晶点坩埚的灌注。预共晶坩埚主体的公螺纹直径与高温共晶点坩埚母螺纹直径相匹配，两个坩埚可通过螺纹连接，便于预共晶坩埚与共晶点坩埚的拆装，使预共晶坩埚实现重复利用。

上述高温共晶点预共晶灌注坩埚，需确定预共晶坩埚主体的内部容积，具体方法为：若共晶体坩埚的内部容积为v，灌注至95％容积时停止灌注，加热后形成的固态共晶体密度为ρ，则需要灌注的混合粉末质量为m＝v·ρ·0.95。因此，预共晶坩埚主体的内部容积应确保可以装入质量为k·m的混合粉末，其中k为添加系数，k∈(0.5，0.85)。添加系数k的大小由灌注系统温场决定，若灌注系统等温段(δt<1℃)越长，k可取值越大。

其中，预共晶坩埚主体端部具有30°～75°斜坡，便于引导熔融状态下的共晶体流入高温共晶点坩埚内。

预共晶坩埚主体的端部开口直径小于高温共晶点坩埚开口直径，两者的直径差大于4mm，避免熔融状态下的共晶体粘连在两个坩埚连接处。

有益效果

本发明设计的预共晶坩埚降低了预共晶坩埚的破裂风险，避免了共晶体在预共晶坩埚与共晶点坩埚连接处造成粘连，使得预共晶坩埚能够重复利用，解决了目前采用的预共晶容器只能使用一次的问题，节约了灌注成本。

附图说明

图1为本发明一种高温共晶点预共晶灌注坩埚的示意图。

图2为一种常规直径尺寸的共晶点坩埚和预共晶坩埚的示意图。

附图标记为：1-预共晶坩埚盖；2-预共晶坩埚主体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行进一步说明。

本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

一种高温共晶点预共晶灌注坩埚，如图1所示，外形为圆柱形，包括预共晶坩埚盖1和预共晶坩埚主体2。连接关系为：在预共晶坩埚主体上加工有公螺纹，预共晶坩埚盖上加工有与之匹配的母螺纹，二者通过螺纹连接。

图2为一种常规直径尺寸的共晶点坩埚和预共晶坩埚。图2a为一种常规直径尺寸的共晶点坩埚，图2b为本发明设计的一种高温共晶点预共晶灌注坩埚的预共晶坩埚主体。

为了防止金属-碳共晶体被杂质污染，共晶点坩埚通常采用高纯度石墨制作。因此，预共晶坩埚也应当采用与共晶点坩埚相同纯度的石墨加工而成。

在预共晶坩埚内加入金属-碳混合粉末(不同共晶点的混合比例不同)，为了防止形成共晶体后与坩埚盖粘结，加入的金属粉末应当与坩埚上端保留2mm～5mm的距离。

盖好预共晶坩埚盖后将预共晶坩埚以铅垂姿态放入灌注系统内，注意放入过程中预共晶坩埚不要倾斜，防止混合粉末接触到预共晶坩埚主体与坩埚盖的连接处。

加热灌注系统使混合粉末完全形成固态共晶体。冷却后取出预共晶坩埚，将预共晶坩埚容器倒置连接在共晶点坩埚上，如图2c所示，将二者整体放入灌注系统中进行二次加热，使固态共晶体变为熔融态，待共晶体在重力作用下全部流入共晶点坩埚后停止加热，使熔融态共晶体在共晶点坩埚内重新变为固态，冷却后取出组合坩埚。

取下预共晶坩埚容器后观察共晶点坩埚内的灌注情况，若坩埚灌满则完成实验，若未灌满则应在共晶点坩埚内加入混合粉末，采用直接灌注法进行补充灌注，直至灌满为止。灌满标准为：共晶点坩埚内的共晶体上表面低于坩埚口2mm～5mm。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种高温共晶点预共晶灌注坩埚，属于高温共晶点技术领域。该坩埚外形为圆柱形，包括预共晶坩埚盖和预共晶坩埚主体。在预共晶坩埚主体上加工有公螺纹，预共晶坩埚盖上加工有与之匹配的母螺纹，二者通过螺纹连接。在预共晶坩埚内形成共晶体后，以倒置方式连接在共晶点坩埚上，加热后使共晶体变为熔融态，在重力作用下流入共晶点坩埚内，实现对共晶点坩埚的灌注。本发明降低了预共晶坩埚的破裂风险，避免了共晶体在预共晶坩埚与共晶点坩埚连接处造成粘连，使得预共晶坩埚能够重复利用，解决了目前采用的预共晶容器只能使用一次的问题，节约了灌注成本。

技术研发人员：蔡静;孟苏;王苗;张岚;李丹;杨永军
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所
技术研发日：2017.05.18
技术公布日：2017.09.01