高梯度定向凝固設(shè)備結(jié)構(gòu)
以獲得高的溫度梯度為目的,根據(jù)上述原則及工藝要求，新型真空高梯度定向凝固設(shè)備應(yīng)該具備以下幾個(gè)基本系統(tǒng)：加熱系統(tǒng)、抽拉系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等,各系統(tǒng)間閉環(huán)連接控制,如圖1.8所示[36]。 

加熱系統(tǒng)設(shè)備采用雙區(qū)加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu),目的是使鑄件中有嚴(yán)格的一維熱流,以達(dá)到液固界面前沿液相中有高的溫度梯度，其結(jié)構(gòu)如圖1.9所示。
設(shè)備的抽拉系統(tǒng)要完成試樣的輸送和定向凝固所需的抽拉運(yùn)動(dòng)。
爐體內(nèi)側(cè)設(shè)有多層防輻射屏,結(jié)晶器、爐體內(nèi)外壁之間、金屬電極等處均使用循環(huán)水冷卻,循環(huán)水采用下進(jìn)上出的順序,隨時(shí)帶走熱量,使冷卻充分,此措施有效地將抗高溫能力差的不銹鋼外壁、橡膠密封圈與石墨發(fā)熱體隔開(kāi)。冷卻系統(tǒng)和結(jié)晶器結(jié)構(gòu)如圖2.0所示。其密封是采用動(dòng)密封形式[29]。


真空系統(tǒng)選用真空機(jī)械泵和高真空油擴(kuò)散泵,抽氣速率為8 L/s,并配備相應(yīng)的真空管道、真空閥門、真空壓力計(jì),組成二級(jí)真空系統(tǒng)。先用機(jī)械泵預(yù)抽真空,然后用油擴(kuò)散泵抽高真空。
高梯度定向凝固設(shè)備的密封主要需要考慮加熱電極的密封、聯(lián)接法蘭的密封、水冷系統(tǒng)處得動(dòng)密封等。在動(dòng)密封處，防止高溫和硬質(zhì)顆粒的落入伸入爐膛內(nèi)的桿件需作旋轉(zhuǎn)或軸向運(yùn)動(dòng)，故需施以動(dòng)密封。旋轉(zhuǎn)動(dòng)密封采用了磁流體密封技術(shù)。法蘭部分一般采用了O形環(huán)密封的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行密封。