[發明專利]用于制備半固態合金漿料的裝置及其方法

無效

• 申請號: 201110298045.8
• 申請日: 2011-10-08
• 公開（公告）號: CN102343422A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 劉文;張國俊;李繼強;俞凱逸;賈志欣;劉立君;吳紅兵;潘凌峰
• 申請（專利權）人: 浙江大學寧波理工學院
• 主分類號: B22D1/00
• 分類號: B22D1/00
• 代理公司: 寧波市鄞州甬致專利代理事務所(普通合伙) 33228
• 代理人: 李迎春

技術領域

本發明屬于材料制備領域，特別涉及一種用于制備半固態合金漿料的裝置及其方法。

背景技術

半固態金屬成型技術的發展和應用已近40年，有的國家獲得一定規模的商業應用，其應用領域主要是汽車零部件，并逐步應用于航空航天、電子產品零部件的生產。

在半固態金屬成型過程中，關鍵的技術問題是制備具有晶粒呈球狀且細小的漿料或坯料。為了獲得此種組織的金屬漿料或坯料，早期采用的技術主要有機械攪拌法、電磁攪拌法，但機械攪拌易于污染金屬，電磁攪拌的電磁效率又太低。為了獲得球狀晶粒的金屬漿料或坯料，近年來出現了控制形核法。在控制形核法制備金屬漿料或坯料過程中，一般不采用強烈的攪拌，?制備工藝較為簡單，漿料或坯料的生產成本較低，目前利用控制形核法的制備技術有傾斜板澆注法、斜(?轉)?管法、阻尼冷卻管法、波浪形傾斜板、直管澆注法等，但是這些方法要么是結構較復雜，制作成本較高，要么就是經過這些方法處理后的半固態鋁合金漿料的晶粒由于在熔液流動時初形核晶粒晶界之間的剪切力不夠，導致晶粒的圓整度較低，晶粒的直徑也較大，進而使得澆注成型的成品的綜合力學性能較差。

發明內容

本發明針對以上問題提供一種即具有結構簡單，制作成本較低，又具有經過通道后的半固態鋁合金漿料的晶粒的圓整度較高，晶粒的直徑也較小，進而使得澆注成型的成品的綜合力學性能較好的用于制備半固態合金漿料的裝置。

本發明解決以上問題所用的技術方案是：提供一種用于制備半固態合金漿料的裝置，它包括通道體和通道體上貫通的通道，所述的通道的橫截面為橢圓形，橢圓形的長短軸比為1.2~2:1，且通道軸向沿軸線旋扭。

本發明的另一個目的是提供一種制備半固態合金漿料的方法，它包括以下步驟：

1）將合金原料放入坩堝中熔化，并在650~750℃時進行精煉除氣；

2）??????????????靜置15~25min，當達到預定的澆注溫度后，將坩堝中的熔液澆入權利要求1所述的用于制備半固態鋁合金漿料的裝置內；

3）??????????????最后熔液被權利要求1所述的用于制備半固態合金漿料的裝置導流到澆注模具中。

采用以上結構和方法后，與現有技術相比，本發明由于通道的橫截面為橢圓形，橢圓形的長短軸比為1.2~2:1，且通道軸向沿軸線旋扭，旋扭是指通道沿軸線方向相鄰橫截面上橢圓形的軸線之間存在夾角，且相鄰橫截面是逐漸過渡的；也可理解為橢圓形在自身繞軸線旋轉的同時沿軸線運動形成的軌跡的形狀；則在橢圓旋扭通道內，初生晶核的形成以異質形核為主，而通道內熔液的濃度梯度、溫度梯度和固-液界面前沿的撓動強度決定初生晶核的生長狀態，使得熔液沿通道壁和心部發生強對流的程度，亦即溫度場和溶質場的均勻化程度，根據菲克第一定律，在同樣擴散面積和擴散時間下，擴散流量與濃度梯度成正比，濃度梯度小時，溶質的擴散流量相應較小，晶粒長大速度也相應較小，難以聚集成團，溫度場和溶質場的均勻化使得初生????????????????????????????????????????????????晶粒各個方向的生長速度基本一致，促其球化；故當合金熔液流經橢圓旋扭的通道時受到管路形狀的影響而改變流動方向，造成熔液沿截面存在流動速度差異，進而產生剪切作用，這個剪切力使次枝晶臂變形或折斷，游離晶核數目增加，并在旋轉扭力的作用下游離到通道心部（如圖5所示），成為新晶核的襯底，新接近通道壁的熔液又在激冷作用下形核，晶核數目不斷增多，而數目眾多的游離晶核在生長過程中由于溶質濃度場和溫度場耦合的重疊效應，以胞狀或球狀的方式生長。這種“旋轉自攪拌”作用有力地促進了初生晶核向球形晶粒的演變。因此本發明即具有結構簡單，制作成本較低，又具有經過通道后的半固態鋁合金漿料的晶粒的圓整度較高，晶粒的直徑也較小，進而使得澆注成型的成品的綜合力學性能較好的特點。