[發明專利]氣體攪拌制備鎂合金半固態漿料裝置

無效

• 申請號: 201210111382.6
• 申請日: 2012-04-16
• 公開（公告）號: CN102620575A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 張揚;吳國華;劉文才;丁文江
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F27D27/00
• 分類號: F27D27/00;C22C1/00;C22C23/00;B22D1/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 祖志翔

技術領域

本發明涉及一種金屬半固態漿料制備裝置，尤其涉及一種專用于鎂合金的氣體攪拌制備半固態漿料裝置，屬于金屬材料及冶金技術領域。

背景技術

金屬半固態成形技術與傳統成形方法相比，具有許多獨特的優點，如近終凈形成形、模具壽命長、能耗低、可熱處理等，被譽為21世紀最具前途的金屬材料加工技術之一。根據工藝方法的不同，半固態成形技術分為流變成形和觸變成形兩大類。觸變成形技術產品質量易于控制，已在工業上得到應用，但該技術需對半固態坯料進行二次加熱，造成工藝流程長、成本高。流變成形直接將半固態漿料加工成形，工藝流程短，成本低，具有很大發展潛力，是目前研究的熱點。

制備高質量的半固態漿料是半固態流變成形的基礎和關鍵。半固態制漿方法主要分為兩大類，即攪拌法和非攪拌法。攪拌法通常采用機械攪拌或電磁攪拌，通過劇烈攪拌熔體，打碎枝晶，獲得半固態漿料。非攪拌法有近液相線鑄造法、傾斜板澆注法、化學細化法等，依靠控制熔體的形核和長大過程，獲得半固態漿料。這兩類方法都存在自身的局限性：攪拌法能耗高，工作效率低，易引起氧化夾雜；非攪拌法制備半固態漿料質量一般，難以大規模制備。鎂合金是目前密度最小的金屬結構材料，具有比剛度和比強度高、電磁屏蔽性能好等優點，在半固態成形領域有很好的應用前景。但鎂合金化學性質活潑，易于氧化燃燒，不適于進行劇烈攪拌，而非攪拌法制備的鎂合金半固態漿料質量又不盡如人意，因此開發新的適用于鎂合金的半固態漿料制備裝置非常關鍵。

Mannasin等提出用氣體攪拌制備鋁合金半固態漿料(J.Wannasin，R.A.Martinez，M.C.Flemings.Grain?refinement?of?an?aluminum?alloy?by?introducing?gas?bubbles?during?solidification.Scripta?Materialia，2006，55：115-118.)。該方法在液相線附近將石墨做成的氣體擴散器深入熔體內部，通入一定時間的氬氣，待熔體冷卻至預定溫度即獲得半固態漿料。在該方法中，通入熔體的氣體和氣體擴散器本身造成局部過冷促進熔體形核，氣體在熔體中運動打碎最初形成的枝晶，帶動晶核在熔體中分布均勻，氣流僅有輕微攪拌作用，不容易造成氧化夾雜和熔體污染。該方法處理時間短，效果顯著，設備簡單，成本低，適合實驗和工業應用。這一制漿思路可應用到鎂合金半固態制漿，但是目前尚未見到專用于鎂合金的氣體攪拌半固態制漿裝置。

發明內容

本發明針對上述現有技術的不足，提供一種氣體攪拌制備鎂合金半固態漿料裝置，在氣體攪拌的基礎上，將氣體攪拌、局部激冷和弱機械攪拌復合作用，大幅度提高制備鎂合金半固態漿料的質量和效率，實現鎂合金半固態漿料的優質、高效制備。

為實現以上目的，本發明通過如下技術方案解決其技術問題：

一種氣體攪拌制備鎂合金半固態漿料裝置，其包括加熱保溫裝置、攪拌氣體輸入裝置和攪拌裝置，其中，加熱保溫裝置容納并保溫所述鎂合金熔體，攪拌氣體輸入裝置連接攪拌裝置并向之輸入攪拌氣體，攪拌裝置位于加熱保溫裝置正上方且伸入加熱保溫裝置。

所述加熱保溫裝置包括坩堝、熱電偶和電阻爐，其中，坩堝設置于電阻爐中，熱電偶插入坩堝內且監測鎂合金熔體溫度。

所述攪拌氣體輸入裝置包括氬氣鋼瓶、減壓閥、流量計和用于去除水分的干燥罐，氬氣鋼瓶經減壓閥連接干燥罐，干燥罐通過流量計連接攪拌裝置。

所述攪拌裝置包括立柱、上平臺、下平臺、絲桿、滑輪、提升機、轉動電機、傳動軸和氣體噴頭，其中，上平臺和下平臺均為水平的平臺，上平臺固定在立柱的頂端，下平臺位于上平臺的下方且活動地穿置于立柱上形成框架結構，上、下平臺之間通過絲桿連接，提升機固定安裝在上平臺上，該提升機連接絲桿并驅動絲桿帶動下平臺沿立柱上下運動，滑輪裝置于立柱的底部，傳動軸垂直地穿過上、下平臺并且軸向固定于下平臺上，該傳動軸為中空結構，頂端與攪拌氣體輸入裝置連接，底端連接安裝氣體噴頭，該氣體噴頭上開有若干用于通氣的小孔，轉動電機固定在下平臺上并且通過鏈條帶動傳動軸旋轉。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：本發明將氣體攪拌應用于鎂合金半固態制漿，提供了專用于鎂合金的氣體攪拌制漿裝置，該裝置結構緊湊合理、使用安全、操作方便，制備的鎂合金半固態漿料質量好，而且成本低、生產效率高。本發明所述的氣體攪拌制備鎂合金半固態漿料裝置能夠高效、快速地制備鎂合金半固態漿料，是鎂合金半固態制漿的理想裝置，有較大推廣應用價值。

附圖說明