高梯度定向凝固设备结构

 高梯度定向凝固设备结构
以获得高的温度梯度为目的,根据上述原则及工艺要求，新型真空高梯度定向凝固设备应该具备以下几个基本系统：加热系统、抽拉系统、真空系统、冷却系统、控制系统等,各系统间闭环连接控制,如图1.8所示[36]。 

加热系统设备采用双区加热系统结构,目的是使铸件中有严格的一维热流,以达到液固界面前沿液相中有高的温度梯度，其结构如图1.9所示。
设备的抽拉系统要完成试样的输送和定向凝固所需的抽拉运动。
炉体内侧设有多层防辐射屏,结晶器、炉体内外壁之间、金属电极等处均使用循环水冷却,循环水采用下进上出的顺序,随时带走热量,使冷却充分,此措施有效地将抗高温能力差的不锈钢外壁、橡胶密封圈与石墨发热体隔开。冷却系统和结晶器结构如图2.0所示。其密封是采用动密封形式[29]。


真空系统选用真空机械泵和高真空油扩散泵,抽气速率为8 L/s,并配备相应的真空管道、真空阀门、真空压力计,组成二级真空系统。先用机械泵预抽真空,然后用油扩散泵抽高真空。
高梯度定向凝固设备的密封主要需要考虑加热电极的密封、联接法兰的密封、水冷系统处得动密封等。在动密封处，防止高温和硬质颗粒的落入伸入炉膛内的杆件需作旋转或轴向运动，故需施以动密封。旋转动密封采用了磁流体密封技术。法兰部分一般采用了O形环密封的结构形式进行密封。