01 适用范围
本设备拥有自主知识产权，处于国际领先水平，综合了感应加热同时施加电磁搅拌技术，还具有快速凝固(100℃/s 冷却速率)、电磁净化、机械搅拌、真空加料等多项功能，适用于以下领域：
(1)制备半导体材料如 Ca 基、Si 基，固态储氢合金 TiMn2、LaNi5、 Li-Mg-N-H、V60 等合金;
(2)制备中高熵合金;
(3)实现半固态制备技术;
适用于高校、科研机构及企业等单位从事研究、新合金开发及工 业化生产。
重要特点及使用范围：TiMn2 和 TiMn1.5 作为 Ti-Mn 金属间化合物的两种代表组成一直受到人们的重视，关于两种合金的研究有许多报道，并且在实际应用中也得到推广。本设备采用电磁热技术，使合金成分、组织均匀，可同时完成热处理以提高固态储氢合金的容量。
02 背景技术
合金制备过程需要充分搅拌才能形成有储氢及高性能的新相。高温 1700℃熔炼过程可同时施加电磁搅拌，使合金的成分及组织均匀，有利于提高合金的综合性能。在较大电磁搅拌力作用下，也可以实现杂质的分离。本发明设计了凝固拉杆及密封舱，保证熔体不发生氧化和吸气的条件下能连续凝固，并具有定向凝固功能，保证了精炼后的熔体能连续制备，为工业化生产创造了条件。
冷坩埚定向凝固技术很好地解决了传统定向凝固技术中存在的 问题。该技术是在水冷铜坩埚感应熔炼的基础上将连续熔铸与定向凝 固工艺结合起来，这样既保留了感应熔炼技术的高熔点、高效率、无 污染的特点，同时也兼具了定向凝固技术的组织和性能可控的优势。
为此，本发明提出了一种汇集高温熔炼、电磁搅拌、连续凝固 技术为一体的新型熔炼炉，具有较高创新性。
03 技术方案
本设备拥有 自主知识产权(发明专利 ZL 201910059854.X,ZL 201711087314.X)。本设备通过以下技术方案予以实现：包括炉体、 冷却系统、真空氩气系统、电磁搅拌、真空加料、感应电源和控制柜。另外，本设备设计了机械搅拌装置，可从事复合材料的制备。本设备 具有纯净化、均匀化和连续化制备高活性铜铝钛及其合金的特点，适 合用于科研和工业化生产。
04 有益效果
提供了一种制备高活性材料的多功能熔炼炉。具备以下有益效果：
(1)该制备高活性材料的多功能熔炼炉，通过电磁线圈和感应线 圈的配合使用，能够让熔炼的金属进行电磁搅拌。
(2)该制备高活性材料的多功能熔炼炉，通过凝固拉杆的使用， 使得铸坯能够连续普通凝固或定向凝固。
05 熔炼炉及实验结果
本发明设计、制造的真空熔炼炉如图 3 所示，已经完成安装和调试。图 4 为电磁分离的效果图，导电率相差较大的金属铜与氧化物实现了分离。图 5 为杂质硅的分离结果，净化后的区域中硅含量仅为杂质区域的 0.87%，说明分离与净化效果明显。由于在真空条件下，没有检测到氧含量，纯度进一步提高。图 6 为白铜 B10 细化晶粒均匀成 分的应用实例，施加搅拌的组织，晶粒细化、组织均匀。图 7 为 ZrCuNiAl 合金组织成分对比，未施加搅拌的Zr 分布不均匀，施加搅 拌的 Zr 分布均匀。
图 3 企业已经应用的真空电磁热场熔炼炉的整体照片
图 4 电磁分离结果：(a)金属铜的分离， (b)分离的杂质
图 5 杂质硅的分离结果
图 6 CuNiFeMn 合金组织对比：(a) 未施加搅拌的组织，晶粒粗大、组织不均匀， (b) 施加搅拌的组织，晶粒细化、组织均匀
图 7 ZrCuNiAl 合金组织成分对比：(a) 未施加搅拌的 Zr 分布不均匀， (b) 施加搅拌的 Zr 分布均匀
图 8 石墨加入 H60 黄铜的应用
图 9 DS-2(7.2%Si)铝硅合金的组织细化
图 10 Al-5TiB2 合金，TiB2 均匀分布(用氟盐法熔铸，也可有效去除里面的盐渣)
图 10 Al-5TiB2 合金，TiB2 均匀分布(用氟盐法熔铸，也可有效去除里面的盐渣)
图 11 5.83*103 kg/m3 轻质高熵合金，等摩尔比，AlTiZrMoCr：由铝(Al)、钛(Ti)、锆(Zr)和钼(Mo)铬(Cr)元素组成。用电弧熔炼及电磁搅拌熔炼共40 克
图 12 固态储氢合金 TiMn2(VFe)，合金成本最低 90 元/kg (电磁搅拌)
图 13 固态储氢合金 TiMn2(VFe)，合金成本最低 128 元/kg (电磁搅拌)
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