本技术公开了一种单晶铸件定向凝固装置,属于单晶材料加工与冶金技术领域。本发明包括包括熔炼室、坩埚、中频感应熔炼线圈、高频单匝加热线圈、水冷铜盘、冷却系统、升降机构,所述坩埚、中频感应熔炼线圈、高频单匝加热线圈、水冷铜盘均位于熔炼室内,所述坩埚放置于水冷铜盘上,所述升降机构驱动水冷铜盘在熔炼室内进行升降,所述中频感应熔炼线圈设置于熔炼室内并对坩埚进行环绕,所述高频单匝加热线圈设置于中频感应熔炼线圈下方并对坩埚进行环绕,所述冷却系统与水冷铜盘连通。通过使用本发明装置,可以制备晶体生长较为均匀,生长方向一致的单晶材料,使得单晶材料具有较优异性能。
背景技术
单晶材料是一种应用日益广泛的新材料,由单独的一个晶体组成,其衍射花样为规则的点阵。单晶材料通常具有较优异的性能,例如单晶铝具有较为优异的力学、导电以及耐腐蚀性能,从而广泛应用于航空航天领域以及半导体等领域。
单晶材料的优异性能来源于其单晶结构,其能够形成沿单一晶体学方向生长的单晶,由此,如果单晶材料中形成较多多晶结构,会对单晶材料性能产生较大负面影响,因此,单晶材料制备过程中,需要尽量避免形成多晶结构。
定向凝固原理常被用于单晶材料制备过程中,定向凝固,又成为定向结晶,是在凝固过程中采用强制手段,在未凝固熔体中建立沿特定方向的温度梯度,从而使熔体形核后沿着与热流相反的方向,按要求的结晶取向进行凝固的技术,定向凝固制备单晶材料过程中,温度梯度的方向作为决定结晶取向的因素具有重要地位,如果单晶材料制备过程中,温度梯度方向一致性较差,容易导致熔体中发生异质形核,最终导致晶体生长形成多晶结构,对单晶材料性能造成负面影响。
因此,有必要提供一种单晶铸件定向凝固装置,保证温度梯度方向的一致性,减少非需求温度梯度方向的产生,从而减少熔体中异质形核以及晶体杂乱生长形成多晶结构的情况,从而制备得到具有优异单晶结构的单晶铸件。
实现思路