一种多维度间接超声处理调控高熵合金组织与性能的方法和装置

技术特征：
1.一种多维度间接超声处理调控高熵合金组织与性能的方法，包括以下步骤：将合金原料进行熔炼，得到合金熔体；将所述合金熔体浇铸进入铸模中，进行冷却，得到高熵合金；所述浇铸包括方法一或者方法二；方法一：对所述铸模施加一维、二维或三维超声波，将所述合金熔体浇铸进入铸模中；方法二：将所述合金熔体浇铸进入铸模中，待冷却曲线出现第一个拐点时，对所述铸模施加一维、二维或三维超声波；在所述施加超声波过程中，保持合金熔体的空化声压稳定；所述冷却包括：待所述铸模内合金熔体的温度降至合金固相线以下时停止施加超声波，然后自然冷却至室温。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔炼的温度为合金液相线温度 200℃。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述浇铸前还包括：对铸模进行预热；所述预热的温度为400～1000℃。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一维、二维或三维超声波的频率独立为17～25khz；所述一维、二维或三维超声波实际激发铸模内壁面有效振幅为10μm以上。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述高熵合金包括三种以上3d过渡族元素，且液相线温度小于1600℃时，浇铸采用所述方法一；当所述高熵合金包括三种以上3d过渡族元素，液相线温度小于1600℃，且平衡凝固条件下相组成为两相以上，次生相体积分数为10～90％时，浇铸采用所述方法二。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述施加超声波过程中，合金熔体的空化声压大于0.1mpa。7.一种用于权利要求1～6任一项所述方法的装置，包括熔炼装置、凝固装置和检测部件；所述熔炼装置设置在凝固装置的上方；所述熔炼装置包括坩埚以及设置在所述坩埚外部的高频线圈；所述高频线圈与高频熔炼装置相连接；所述凝固装置包括铸模以及设置在所述铸模侧壁的x轴反推杆、y轴反推杆、x轴超声振动组件和y轴超声振动组件；所述铸模为中空槽型结构；所述x轴超声振动组件和x轴反推杆相对设置；所述y轴超声振动组件和y轴反推杆相对设置；所述凝固装置还包括设置在所述铸模底部的z轴超声振动组件；所述检测部件包括声场检测波导杆、热电偶和计算机；所述声场检测波导杆的一端和热电偶的一端设置于所述铸模的中央；所述声场检测波导杆的另一端和热电偶的另一端分别与计算机连接。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括设置于所述坩埚内的钨铼热电偶；所述钨铼热电偶的一端与所述高频熔炼装置相连接。9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述铸模的材质为高温金属或陶瓷材料；所述铸模的物理参数满足：2πf
c
＝k
c
[e/(1 v)ρ]
1/2
，f
c
为铸模的固有频率，e为铸模的弹性模量，v为泊松比，ρ为铸模的密度，k
c
为形状因子，其中17khz＜f
c
＜30khz，k
c
＝{0.5/[d3 (h a b)d2 (h
2-ab-ah-bh)d δ0abh]}
1/2
，d＞5
×
10-3
m，a为铸模内腔的长，b为铸模内腔的宽，h为铸模内腔的高，d为铸模的壁厚，δ0为修正因子，与铸模材质有关，δ0的取值范围为5～10。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述x轴反推杆和y轴反推杆由在600℃时屈服强度高于100mpa的金属材料制成；所述x轴反推杆和y轴反推杆的截面半径r与长度l满足公式：k
s
＝(r/l2)
1/2
，r为x轴反推杆或y轴反推杆的截面半径，l为x轴反推杆或y轴反推杆的长度；k
s
为形状因子，满足公式：2πf
s
＝s0×
k
s
(e
s
/ρ
s
)
1/2
，f
s
为x轴反推杆或y轴反推杆的固有频率，e
s
为x轴反推杆或y轴反推杆的弹性模量，ρ
s
为x轴反推杆或y轴反推杆的密度，s0为修正因子，s0的取值范围为0.5～1.5。

技术总结
本发明提供了一种多维度间接超声处理调控高熵合金组织与性能的方法和装置，涉及合金制备技术领域。本发明制备的高熵合金组织致密，无气孔和缩孔；制备过程不引入杂质，不污染目标合金；特征晶粒尺寸细化程度高，可细化至初始晶粒尺度的10％以下；可根据空化声压强度自由调控相含量比例；超声波导入效率高，处理过程简单、可靠、安全，设备无损耗；处理方式高效绿色节能，成本低。成本低。成本低。


技术研发人员：王建元 王旭 翟薇 魏炳波
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：2022.04.25
技术公布日：2022/7/29