CN114875257A - 一种制备高温合金的高频感应加热凝固装置与方法 - Google Patents

Abstract

一种制备高温合金的高频感应加热凝固装置与方法，它涉及一种热凝固装置与方法。本发明为了解决现有的NbSi基合金在添加大量的合金化元素之后，存在组织粗大、元素偏析严重的问题。本发明的料勺传动机构安装在炉体的上端面上，翻料勺密封安在料勺传动机构上对翻料勺进行旋转和升降，水冷铜坩埚采用上部水冷的方式进行冷却并位于炉体内；高频振动杆的下部安装在台架组件内，高频振动杆向上穿过炉体后伸入到水冷铜坩埚内，感应线圈套在水冷铜坩埚上，用超声波处理有效调控合金凝固过程、改善合金组织，实现大幅度提升合金性能的目的。感应线圈加热，避免用电弧熔炼方法加热，使加热速度过快、温度梯度难以控制的问题。本发明用于高温合金的制备。

Description

一种制备高温合金的高频感应加热凝固装置与方法

技术领域

本发明涉及一种高频感应加热凝固装置与方法，具体涉及一种改善高温合金显微组织调控和提高力学性能的电磁感应加热凝固装置与凝固方法。属于金属合金技术领域。

背景技术

高温结构合金，例如TiAl基、NbSi基高温合金等，以其高的比强度、优异的高温性能，在航空航天、汽车工业等领域内，受到了极其广泛的关注，并展现出了巨大的应用前景，但由于金属间化合物的本征特性，以NbSi基合金为例，该合金普遍存在着合金的抗氧化性能差、室温断裂韧性和高温变形能力差的特点。并严重制约了NbSi基合金在工业生产中的应用。

目前，铸锭冶金是工业生产中制备大尺寸NbSi基合金最经济的生产方法。但是，高温合金，例如铸造NbSi基合金，特别是在添加大量的合金化元素之后，会存在着组织粗大、元素偏析严重等突出问题。这将极大的损害合金的性能。

综上所述，现有的NbSi基合金在添加大量的合金化元素之后，存在组织粗大、元素偏析严重的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的NbSi基合金在添加大量的合金化元素之后，存在组织粗大、元素偏析严重的问题。进而提供一种制备高温合金的高频感应加热凝固装置与方法。

本发明的提供了一种制备高温合金的高频感应加热凝固装置，它包括翻料勺、料勺传动机构、压力表、压力表表座、炉体、水冷铜坩埚、支撑杆、台架组件、过渡杆焊件、高频振动杆、感应线圈和感应线圈电源；

压力表通过压力表表座安装在炉体的上端面上，料勺传动机构安装在炉体的上端面上，翻料勺密封安装在料勺传动机构上并对翻料勺进行升降操作和旋转操作，水冷铜坩埚部分安装在炉体内部，且水冷铜坩埚采用上部水冷的方式进行冷却；台架组件通过支撑杆安装在炉体的下端面上，过渡杆焊件安装在支撑杆和台架组件之间，高频振动杆的下部安装在台架组件内，高频振动杆的中部穿过过渡杆焊件向上穿过炉体后伸入到水冷铜坩埚内，感应线圈套装在水冷铜坩埚上，且感应线圈与位于炉体外部的感应线圈电源连接。

进一步地，料勺传动机构包括外壳、胶圈、真空硅胶和波纹管，翻料勺通过胶圈穿过外壳内，波纹管套装在外壳上，外壳的入口部位与翻料勺之间涂抹真空硅胶。

进一步地，水冷铜坩埚包括水冷铜坩埚体、进水管、出水管、进水接口和出水接口；进水接口和出水接口安装在水冷铜坩埚体的上端面上，进水管和出水管的一端分别与进水接口和出水接口连接。

进一步地，水冷铜坩埚还包括进水管插接板和出水管插接板，进水管插接板和出水管插接板均安装在炉体的内侧壁上，进水管和出水管的另一端分别与进水管插接板和出水管插接板连接。

进一步地，高频振动杆的上部为倒梯形槽，所述倒梯形槽与水冷铜坩埚体内部的倒梯形下表面相匹配，倒梯形槽的下端为振动杆，所述振动杆与水冷铜坩埚体的下端面之间连接。

进一步地，振动杆与水冷铜坩埚体的下端面之间固定连接或密封连接。

进一步地，它还包括线圈进水管和线圈出水管，线圈进水管和线圈出水管的一端分别与进水管插接板和出水管插接板连接，线圈进水管的另一端与感应线圈连接，线圈出水管的另一端与感应线圈连接。

进一步地，它还包括上观察窗、上观察窗压盖、前观察窗和前观察窗压盖，前观察窗开设在炉体的侧端面上，前观察窗压盖压装在前观察窗上，上观察窗开设在炉体的上端面上，上观察窗压盖压装在上观察窗上。

本发明还提供了一种采用高温合金的高频感应加热凝固装置的制备方法，它包括以下步骤：

步骤一：将配好的高温合金原料放置于水冷铜坩埚之中，调整翻料勺的位置，并关闭炉体的炉门；

步骤二：打开外置的循环水冷却装置，并且通过前观察窗，观察炉体内部是否有漏水的情况；

步骤三：打开空气阀门，对炉体内进行抽真空的操作，并观察压力表的示数，当炉内气压达到3×10^-3-5×10^-1Pa时，关闭空气阀，并打开氩气阀，并向炉体内通入氩气，向其中冲入氩气0.05MPa；

步骤四：合上外部电源开关、合上控制面板的电源开关；

步骤五：通过超声控制柜对超声振动***的高频振动杆的功率进行设置，高频振动杆的功率范围为1200-2000W，通过控制面板对感应线圈对原料加热，感应线圈的加热时间的可调节范围为3-6min，将感应线圈的加热功率的可调节范围为10-60kW，并摁下启动加热按钮，启动整个设备，对原料进行加热熔炼，待离感应加热时间还剩下30s时，摁下超声波发生装置启动按钮，在合金处于过热的状态中施加超声波的作用；

步骤六：待熔炼过程结束之后，通过上观察窗，观察炉内高温合金的凝固后的状态，确保冷却凝固过程完成后，通过炉体上方的观察窗控制翻料勺，通过翻料勺将凝固后的合金铸锭进行翻转；

步骤七：重复步骤五、步骤六的操作，使铸锭反复重熔5-10次，进而保证合金各处成分均匀，若实验要求需要进行热处理操作，在最后一次加热熔炼的过程，设置完加热参数后，进行保温操作，保温时间设置为2-5min，感应线圈的保温功率调节为5-15kW，至此，完成了高温合金的制备。

进一步地，高温合金原料为Nb-16Si-22Ti高温合金。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1、本发明采用超声波处理(指高频振动杆10)能够有效调控合金凝固过程、改善合金组织，实现大幅度提升合金性能的目的。本发明采用了感应线圈加热，避免了采用电弧熔炼方法加热，会使得加热速度过快、以及产生较大的温度梯度难以控制。为高温合金组织的调控带来不便的影响。

2、本发明的超声振动***，即超声振动杆通过坩埚组件底部进入到坩埚水槽的内部，并且通过焊接的方式与紫铜坩埚内部水槽壁，完全焊接在一起，这样可以减少作用在合金熔池上的超声波的衰减，由于超声振动杆的材料为钛合金，承受不住高温材料熔池的温度，所以现有的技术只能在坩埚外壁施加超声，这样会使得超声波的振动通过坩埚壁和内部的冷却水受到衰减，无法精确的控制合金熔化过程中所受到的超声波。

3、本发明的超声振动***，通过使用感应加热炉与超声振动***相结合，通过超声波的声流作用和空化作用解决了高温合金经过熔炼之后，特别是经过合金化之后，出现的组织粗大、元素偏析等重大问题，来提高合金高温和室温下的力学性能。

4、现有的设备通过在施加超声时，通常是在最后一次熔料的过程中，施加超声波的作用，并在此基础上进行研究和应用，这就限制了铸锭的性能，通过在炉体上方加上翻料勺之后，可以在不用打开炉门，抽真空的情况下，进行翻料操作，并可使得一个锭反复熔炼多次，使得超声作用于熔池凝固的每个部分。使得合金的成分更加均匀

5、本发明方法主要目的是通过电磁感应加热，来代替电弧加热，虽然电弧加热时的加热温度高，但由于其加热速度过快，会产生较大的温度梯度，而且电弧的位置以及运动方式会决定金属流体的运动方式，而采用电磁感应加热的方式，会使得合金的温度梯度较小，且热效率较高，保护环境，节约能源，且其中存在着电磁搅拌的作用，会使合金原料产生规律性的上下翻滚的周期性运动，更容易调控合金的组织成分，使得合金的成分组织更加均匀。且感应加热可以精确控制保温时间等。

6、本发明方法在水冷铜坩埚的上部，设置了一个进水口和一个出水口，相比于现在设备的水冷铜坩埚，在下方设置进水口和出水口，在上方设置出水口和进水口的目的在于可以使得冷却水充满整个坩埚内部，确保铸锭周围的每个部位可以受到冷却水的冷却作用。相比于现有技术中在水冷铜坩埚底部进行冷却，减小了进水管和出水管占用水冷铜坩埚的冷却水的体积的问题，进而减弱了水冷铜坩埚的水冷效果。

附图说明

图1为本发明装置的示意图。

图2为超声振动***、水冷铜坩埚和电磁感应线圈的局部放大图。

图3(a)和图3(b)为利用未施加超声振动的加热凝固装置制成的NbSi高温合金在500倍下的所拍摄的两个不同位置的扫描电镜图片以显示合金的显微组织。

图4(a)和图4(b)为利用施加了超声振动的加热凝固装置所制成的NbSi高温合金在500倍下所拍摄的与图3相同位置的扫描电镜图片以显示合金的显微组织。

图5为在NbSi高温合金未施加超声振动，和施加超声振动180s后断裂韧性的对比分析。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式包括翻料勺1、料勺传动机构2、压力表3、压力表表座4、炉体5、水冷铜坩埚、支撑杆7、台架组件8、过渡杆焊件9、高频振动杆10、感应线圈16和感应线圈电源6；压力表3通过压力表表座4安装在炉体5的上端面上，料勺传动机构2安装在炉体5的上端面上，翻料勺1密封安装在料勺传动机构2上并对翻料勺1进行升降操作和旋转操作，水冷铜坩埚部分安装在炉体5内部，且水冷铜坩埚采用上部水冷的方式进行冷却；台架组件8通过支撑杆7安装在炉体5的下端面上，过渡杆焊件9安装在支撑杆7和台架组件8之间，高频振动杆10的下部安装在台架组件8内，高频振动杆10的中部穿过过渡杆焊件9向上穿过炉体5后伸入到水冷铜坩埚内，感应线圈16套装在水冷铜坩埚上，且感应线圈16与位于炉体5外部的感应线圈电源6连接。

本实施方式中翻料勺1可以通过料勺传动机构2将翻料勺1各角度的转动和伸缩，进而实现小范围旋转和大范围伸缩。

本实施方式中高频振动杆10(指超声波发生装置)的振动功率范围为1200～2000W，加热时间范围为3-6min，保温时间的范围为2～5min，加热功率调节范围为10～60kW，保温功率调节范围为5～15kW，且均连续可调。

水冷铜坩埚通过超声杆的振动，发出的超声波作用于与高温合金铸锭融化和凝固作用，通过超声的声流和空化效应来改变高温合金在合金化之后出现、存在着的组织粗大、元素偏析严重的问题，来改善合金的显微组织和性能，并且提高合金的力学性能。室温断裂韧性得到了极大的改善，原始未加超声作用的合金的断裂韧性在8.7MPa·m^1/2，在添加了180s后的超声波作用后，合金的断裂韧性提高了大约90％，达到了16.1MPa·m^1/2。实验数据证明，施加超声波作用可以有效的改善合金的断裂韧性。

水冷铜坩埚通过利用电磁感应加热代替电弧加热，由于感应线圈覆盖了整个合金熔池的高度，从而保证熔池的温度梯度较小，不像使用电弧枪加热，熔池表面和底部的温度梯度较大，且其中存在着电磁搅拌的作用，由于周围存在螺旋形的线圈，所以在进行电磁感应加热时，金属溶液受到电磁力的作用，进而会上下翻滚，使得合金的成分组织更加均匀。

本实施方式介质材料的选择为在高温下不与高温合金发生反应的水冷铜坩埚，水冷铜坩埚的大小可根据物料的体积进行多个坩埚尺寸的加工。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的料勺传动机构2包括外壳2-1、胶圈2-2、真空硅胶2-3和波纹管2-4，翻料勺1通过胶圈2-2穿过外壳2-1内，波纹管2-4套装在外壳2-1上，外壳2-1的入口部位与翻料勺1之间涂抹真空硅胶2-3。如此设置，保证密封性和润滑性，波纹管保证翻料勺的正常转动，真空硅胶使翻料勺可以自由上下伸缩、胶圈提供摩檫力使翻料勺不在一定条件的外力之下，不会滑落。其它组成与连接方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式的水冷铜坩埚包括水冷铜坩埚体27、进水管19、出水管22、进水接口20和出水接口21；进水接口20和出水接口21安装在水冷铜坩埚体27的上端面上，进水管19和出水管22的一端分别与进水接口20和出水接口21连接。如此设置，便于使水冷铜坩埚中的水冷槽中始终存在循环着的冷水，由于进水口和出水口位于水冷铜坩埚的上部，所以冷水会一直充满于水冷铜坩埚之中，便于对坩埚进行水冷，其它组成与连接方式与具体实施方式一、二相同。

具体实施方式四：结合图2说明本实施方式，本实施方式的水冷铜坩埚还包括进水管插接板18和出水管插接板23，进水管插接板18和出水管插接板23均安装在炉体5的内侧壁上，进水管19和出水管22的另一端分别与进水管插接板18和出水管插接板23连接。如此设置，便于与外部的冷却水循环***连接，同时，防止在对合金加热过程中，因高温对进水管和出水管产生影响。其它组成与连接方式与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的高频振动杆10的上部为倒梯形槽，所述倒梯形槽与水冷铜坩埚体27内部的倒梯形下表面相匹配，倒梯形槽的下端为振动杆，所述振动杆与水冷铜坩埚体27的下端面之间连接。如此设置，将倒梯形槽与水冷铜坩埚体27内部的倒梯形下表面焊接在一起，进而成为一个整体，便于超声振动更好地、更直接地作用于高温合金的凝固过程上。在超声杆的颈部穿过坩埚组件15的位置上下垫有防水橡胶圈25，以防止漏水现象出现。其它组成与连接方式与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的振动杆与水冷铜坩埚体27的下端面之间固定连接或密封连接。如此设置，便于减少超声振动的损失和衰减，其它组成与连接方式与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

具体实施方式七：结合图2说明本实施方式，本实施方式还包括线圈进水管17和线圈出水管24，线圈进水管17和线圈出水管24的一端分别与进水管插接板18和出水管插接板23连接，线圈进水管17的另一端与感应线圈16连接，线圈出水管24的另一端与感应线圈16连接。如此设置，便于对感应线圈进行冷却，因为需要对高温合金进行熔炼，所以感应线圈的温度高。其它组成与连接方式与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

本实施方式的感应线圈16为高频电磁感应线圈，高频电磁感应线圈的内部通有冷却水槽分别与线圈进水管17和线圈出水管24相连，分别贯穿和固定在进水接板18和出水接板23上。进水管和出水管分别固定在进出水接板上，使得进出水管的线路不混乱，便于整理，高频电磁感应线圈通有冷却水的目的在于冷却电磁感应线圈，不会使感应线圈出现过热现象。

高频电磁感应线圈在水冷铜坩埚周围径向方向3～5cm的位置。以保证高温合金金属锭中可以产生足够强度的涡流，进而使得金属铸锭发生融化，且高频感应线圈16内部设有通水槽，以防止高频感应线圈产生过多的焦耳热，损坏高频感应线圈，感应线圈进水管17与感应线圈相连，并且固定和穿过进水管插接板18，感应线圈出水管24也与感应线圈相连，并且固定和穿过出水管插接板23，插接板均固定在箱体外壳上。这样做的目的在于使进水***与出水***之间分离开来，不互相影响，使得冷却水的效果达到最佳。

具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式还包括上观察窗13、上观察窗压盖14、前观察窗12和前观察窗压盖11，前观察窗12开设在炉体5的侧端面上，前观察窗压盖11压装在前观察窗12上，上观察窗13开设在炉体5的上端面上，上观察窗压盖14压装在上观察窗13上。如此设置，便于随时观察炉内情况，其它组成与连接方式与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

具体实施方式九：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式制备方法，它包括以下步骤：

步骤一：将配好的高温合金原料26放置于水冷铜坩埚之中，调整翻料勺1的位置，并关闭炉体的炉门；

步骤二：打开外置的循环水冷却装置，并且通过前观察窗12，观察炉体内部是否有漏水的情况；

步骤三：打开空气阀门，对炉体5内进行抽真空的操作，并观察压力表3的示数，当炉内气压达到3×10^-3-5×10^-1Pa时，关闭空气阀，并打开氩气阀，并向炉体5内通入氩气，向其中冲入氩气0.05MPa；

步骤四：合上外部电源开关、合上控制面板的电源开关；

步骤五：通过超声控制柜对超声振动***的高频振动杆10的功率进行设置，高频振动杆10的功率范围为1200-2000W，通过控制面板对感应线圈16对原料26加热，感应线圈16的加热时间的可调节范围为3-6min，将感应线圈16的加热功率的可调节范围为10-60kW，并摁下启动加热按钮，启动整个设备，对原料进行加热熔炼，待离感应加热时间还剩下30s时，摁下超声波发生装置启动按钮，在合金处于过热的状态中施加超声波的作用；

步骤六：待熔炼过程结束之后，通过上观察窗13，观察炉内高温合金的凝固后的状态，确保冷却凝固过程完成后，通过炉体上方的观察窗控制翻料勺1，通过翻料勺1将凝固后的合金铸锭进行翻转；

步骤七：重复步骤五、步骤六的操作，使铸锭反复重熔5-10次，进而保证合金各处成分均匀，若实验要求需要进行热处理操作，在最后一次加热熔炼的过程，设置完加热参数后，进行保温操作，保温时间设置为2-5min，感应线圈16的保温功率调节为5-15kW，至此，完成了高温合金的制备。

具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式的高温合金原料为Nb-16Si-22Ti高温合金。其它组成与连接方式与具体实施方式九相同。

本实施方式通过在合金的融化和凝固过程施加不同时间和频率的超声波，来方便实现研究不同作用时间和不同振动频率的超声波对合金铸锭凝固过程和形貌组织的影响。

本实施方式的合金体系涵盖高温合金，实施例中举出的具体例子的合金成分为Nb-16Si-22Ti高温合金。

具体实施方式十一：结合图1说明本实施方式，坩埚主体27和进水接头20和出水接头21均用T2紫铜材质制成。

本发明通过运用超声振动装置解决了对高温合金原料中添加大量的合金化元素之后，存在的组织粗大、元素偏析严重的问题。并且超声振动装置通过简单的改进，使其超声波衰落降到了最低，并且本发明通过运用电磁感应加热来代替电弧加热解决了电弧加热带来的极高的加热速度和极大的温度梯度以及电弧枪对金属熔池的作用导致合金微观组织不均匀等问题。并且通过用高频电磁线圈代替电弧枪加热可以提高热效率，减少能源浪费、并且保护环境。通过安放翻料勺，使得合金铸锭可以在超声波的作用下，不用打开炉门的情况下反复熔炼多次使合金的各个部位均受到超声波的作用。且通过在水冷铜坩埚的上部加上进水接口和出水接口，使冷却水能填满整个冷却水槽。冷却效果达到最好。

结合图3(a)、图3(b)、图4(a)、图4(b)、图5说明，本实施方式的发明效果展示，未利用超声振动所制出的Nb-16Si-22Ti高温合金的显微组织，结果表明其微观组织，晶粒较粗大，呈鱼骨状分布，无论是铌基固溶体相、Nb₃Si相还是γ-Nb₅Si₃相晶粒比较粗大，元素偏析严重且晶粒大小不均匀，位置分布也不均匀。当利用超声振动感应加热所制出的Nb-16Si-22Ti高温合金的显微组织明显比未利用超声振动所制出的高温合金的组织晶粒呈细小的等轴晶，且无论是铌基固溶体相、Nb₃Si相还是γ-Nb₅Si₃相晶粒更加细小且分布更加均匀。是由于超声波的空化效应和声流效应所导致。晶粒分布均匀细小，达到了细晶强化的作用，使得断裂韧性得到了提高，提高了大约90％左右。

以上所述仅对本发明的优选实施例进行了描述，但本发明并不局限于上述具体实施方式，本领域的技术人员在本发明的启示之下，在不脱离发明宗旨下，对本发明的特征和实施例进行的各种修改或等同替换以适应具体情况均不会脱离本发明的精神和权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种制备高温合金的高频感应加热凝固装置，其特征在于：它包括翻料勺(1)、料勺传动机构(2)、压力表(3)、压力表表座(4)、炉体(5)、水冷铜坩埚、支撑杆(7)、台架组件(8)、过渡杆焊件(9)、高频振动杆(10)、感应线圈(16)和感应线圈电源(6)；

压力表(3)通过压力表表座(4)安装在炉体(5)的上端面上，料勺传动机构(2)安装在炉体(5)的上端面上，翻料勺(1)密封安装在料勺传动机构(2)上并对翻料勺(1)进行升降操作和旋转操作，水冷铜坩埚部分安装在炉体(5)内部，且水冷铜坩埚采用上部水冷的方式进行冷却；台架组件(8)通过支撑杆(7)安装在炉体(5)的下端面上，过渡杆焊件(9)安装在支撑杆(7)和台架组件(8)之间，高频振动杆(10)的下部安装在台架组件(8)内，高频振动杆(10)的中部穿过过渡杆焊件(9)向上穿过炉体(5)后伸入到水冷铜坩埚内，感应线圈(16)套装在水冷铜坩埚上，且感应线圈(16)与位于炉体(5)外部的感应线圈电源(6)连接。

2.根据权利要求1所述的一种制备高温合金的高频感应加热凝固装置，其特征在于：料勺传动机构(2)包括外壳(2-1)、胶圈(2-2)、真空硅胶(2-3)和波纹管(2-4)，翻料勺(1)通过胶圈(2-2)穿过外壳(2-1)内，波纹管(2-4)套装在外壳(2-1)上，外壳(2-1)的入口部位与翻料勺(1)之间涂抹真空硅胶(2-3)。

3.根据权利要求2所述的一种制备高温合金的高频感应加热凝固装置，其特征在于：水冷铜坩埚包括水冷铜坩埚体(27)、进水管(19)、出水管(22)、进水接口(20)和出水接口(21)；

进水接口(20)和出水接口(21)安装在水冷铜坩埚体(27)的上端面上，进水管(19)和出水管(22)的一端分别与进水接口(20)和出水接口(21)连接。

4.根据权利要求3所述的一种制备高温合金的高频感应加热凝固装置，其特征在于：水冷铜坩埚还包括进水管插接板(18)和出水管插接板(23)，进水管插接板(18)和出水管插接板(23)均安装在炉体(5)的内侧壁上，进水管(19)和出水管(22)的另一端分别与进水管插接板(18)和出水管插接板(23)连接。

5.根据权利要求1或4所述的一种制备高温合金的高频感应加热凝固装置，其特征在于：高频振动杆(10)的上部为倒梯形槽，所述倒梯形槽与水冷铜坩埚体(27)内部的倒梯形下表面相匹配，倒梯形槽的下端为振动杆，所述振动杆与水冷铜坩埚体(27)的下端面之间连接。

6.根据权利要求5所述的一种制备高温合金的高频感应加热凝固装置，其特征在于：振动杆与水冷铜坩埚体(27)的下端面之间固定连接或密封连接。

7.根据权利要求6所述的一种制备高温合金的高频感应加热凝固装置，其特征在于：它还包括线圈进水管(17)和线圈出水管(24)，线圈进水管(17)和线圈出水管(24)的一端分别与进水管插接板(18)和出水管插接板(23)连接，线圈进水管(17)的另一端与感应线圈(16)连接，线圈出水管(24)的另一端与感应线圈(16)连接。

8.根据权利要求7所述的一种制备高温合金的高频感应加热凝固装置，其特征在于：它还包括上观察窗(13)、上观察窗压盖(14)、前观察窗(12)和前观察窗压盖(11)，前观察窗(12)开设在炉体(5)的侧端面上，前观察窗压盖(11)压装在前观察窗(12)上，上观察窗(13)开设在炉体(5)的上端面上，上观察窗压盖(14)压装在上观察窗(13)上。

9.一种采用权利要求1至8中任意一项权利要求所述的高温合金的高频感应加热凝固装置的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤一：将配好的高温合金原料(26)放置于水冷铜坩埚之中，调整翻料勺(1)的位置，并关闭炉体的炉门；

步骤二：打开外置的循环水冷却装置，并且通过前观察窗(12)，观察炉体内部是否有漏水的情况；

步骤三：打开空气阀门，对炉体(5)内进行抽真空的操作，并观察压力表(3)的示数，当炉内气压达到3×10^-3-5×10^-1Pa时，关闭空气阀，并打开氩气阀，并向炉体(5)内通入氩气，向其中冲入氩气0.05MPa；

步骤四：合上外部电源开关、合上控制面板的电源开关；

步骤五：通过超声控制柜对超声振动***的高频振动杆(10)的功率进行设置，高频振动杆(10)的功率范围为1200-2000W，通过控制面板对感应线圈(16)对原料(26)加热，感应线圈(16)的加热时间的可调节范围为3-6min，将感应线圈(16)的加热功率的可调节范围为10-60kW，并摁下启动加热按钮，启动整个设备，对原料进行加热熔炼，待离感应加热时间还剩下30s时，摁下超声波发生装置启动按钮，在合金处于过热的状态中施加超声波的作用；

步骤六：待熔炼过程结束之后，通过上观察窗(13)，观察炉内高温合金的凝固后的状态，确保冷却凝固过程完成后，通过炉体上方的观察窗控制翻料勺(1)，通过翻料勺(1)将凝固后的合金铸锭进行翻转；

步骤七：重复步骤五、步骤六的操作，使铸锭反复重熔5-10次，进而保证合金各处成分均匀，若实验要求需要进行热处理操作，在最后一次加热熔炼的过程，设置完加热参数后，进行保温操作，保温时间设置为2-5min，感应线圈16的保温功率调节为5-15kW，至此，完成了高温合金的制备。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：高温合金原料为Nb-16Si-22Ti高温合金。

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