[發明專利]一種組合式弧面傾斜板半固態合金漿料制備裝置

有效

• 申請號: 201110225491.6
• 申請日: 2011-08-08
• 公開（公告）號: CN102284684A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 李虎;周榮鋒;朱旭中
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B22D1/00
• 分類號: B22D1/00;B22D17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

????本發明涉及一種制備半固態合金漿料的組合式弧面傾斜板裝置，屬于材料科學技術領域。

背景技術

????半固態金屬(SSM)加工技術是上世紀70年代，由美國麻省理工學院Flemings領導的研究團隊發現的，其原理是金屬在凝固過程中，施以機械或電磁攪拌，使初生枝晶破碎，得到一種固相與液相共存的，初生固相細小、等軸且均勻懸浮于液相的固-液混合漿料（固相分數最高可達60%），然后鑄造成型的加工方法。

該技術的核心在于使固-液混合漿料或坯料獲得非枝晶、初生相球化或細化，漿料組織中一般包含有10~100μm的球形、近球形晶或等軸晶，與傳統的合金中樹枝晶相比，這種組織的合金表現出較小的流動阻力，因而具有良好的成形性能。半固態成形溫度介于液相和固相之間，因而這種方式與傳統成形方式有很大不同，同時又兼備液態成形和固態成形兩者的優點，因而被譽為二十一世紀最有前途的金屬成形方法。

目前，國外投入商業化生產的半固態成形技術主要有：機械攪拌技術、電磁攪拌技術、噴射沉積技術與應變誘導熔體活化技術等。在成形工藝方面主要采用觸變成形，但是，經過多年的實踐和研究發現采用觸變鑄造技術還存在一些不足：?a、制坯成本高；b、二次加熱過程能耗高；c、表面氧化嚴重；d、重熔后過高液相分數的坯料難以搬運：e、不利于成形薄壁復雜零件；f、鋸屑不能及時回收，增加了成本。為了解決這些難題，同時擴大半固態鑄造的應用范圍，近年來，半固態流變成形技術又成為主攻方向，并且越來越受到重視，也出現了一些新的流變鑄造技術。最早，MIT?的?Flemings?等人通過機械攪拌的方法制備了半固態漿料，在冷卻到合適的固相分數時，直接送入壓鑄機壓室進行流變壓鑄成形，分別研究了鋁合金A380和銅合金905的流變壓鑄。但是由于漿料輸送困難，因此一直沒能得到實際應用。為了避免半固態漿料存儲和輸送帶來的困難，日本日立公司Shibata等人提出了一種方案：利用立式壓鑄機的特點，在壓射室中制備半固態漿料，然后直接壓射成形。北京科技大學康永林等人開發了旋轉錐筒制漿法，此方法是讓一定溫度的金屬液通過兩個特定溫度的相對旋轉的錐桶，在內外錐桶的劇烈剪切作用下，形成適合流變鑄造的半固態漿料，但此技術還處于前期試驗階段。2001年，Martinez?和?Flemings?等人提出了一種新方法，該方法的思路是：將低過熱度的金屬液澆注到坩堝中，利用銅棒對其進行短時弱機械攪拌，使合金熔體冷卻到液相線溫度以下后，移走攪拌銅棒，讓坩堝中的半固態合金熔體冷卻到預定的溫度或固相分數，最后，將坩堝中的半固態合金漿料傾入壓鑄機射室，進行流變壓鑄。?這種技術的關鍵在于：要快速地使合金熔體散去過熱，并同時在合金熔體中產生低強度的循環流動，使合金熔體各處均處在形核和凝固中；一旦形成一定的初生晶核，就可以停止攪拌，初生晶粒就會轉變為球狀晶粒。到目前為止，半固態流變壓鑄得到實際應用的只有意德拉流變壓鑄技術，但是該技術屬于專利技術，而且也存在一些不足，使用范圍有限。世界各國學者也在不斷開發新的流變壓鑄技術。我國北京科技大學和南昌大學分別開發了的半固態制漿設備，并進行了流變壓鑄試驗，取得了一定的進展。但是，到目前為止，這些技術還處于試驗研究階段，原因主要是現有的流變壓鑄技術設備不能夠很好的解決將漿料的制備和壓鑄過程相銜接的問題，漿料的儲運輸送困難，因而在實際生產推廣時效果差，使實際的應用難以實現。

日本UBE公司提出Cooling?Slope(傾斜板澆注法)制備鋁合金和鎂合金半固態坯料的新工藝，并在歐洲申請了專利。傾斜板一般是由合金鋼或石墨制成，其內部通水冷卻，表面噴涂一層氮化硼(B)，以防止半固態金屬粘附在冷卻斜板表面上。其原理為：將略高于液相線溫度的熔融金屬倒在冷卻板上，由于傾斜板的冷卻作用，在板壁上有細小的晶粒形核長大，金屬流體的沖擊和物體的自重作用使晶粒從板壁上脫落并翻轉，以達到攪拌效果。在普通平直傾斜板的基礎上，管仁國研發了波浪式傾斜板制備半固態漿料技術。在普通直管法的基礎上，楊湘杰研發了轉動輸送管法制備半固態漿料技術。