[發明專利]一種離心激冷機

無效

• 申請號: 201210419967.4
• 申請日: 2012-10-29
• 公開（公告）號: CN103521740A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 沈恒濤;曲長春
• 申請（專利權）人: 洛陽希諾能源科技有限公司
• 主分類號: B22D27/04
• 分類號: B22D27/04;B22D27/08;C22C45/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及半固態金屬加工技術領域，尤其是一種用于制備半固態ZL203?鋁合金的離心激冷機。

背景技術

獲得具有非枝晶組織的坯料或漿料是半固態成形的前提。目前，制備半固態合金的方法有很多種，如機械或電磁攪拌法、應變激活法、超聲波攪拌法、化學晶粒細化法、傾斜板法、自孕育法和阻尼管冷卻法等。

機械攪拌法存在下列缺點?：1)?攪拌室和攪拌棒的壽命不長，金屬更易于氧化和污染，金屬內部質量很低?；2）存在攪拌死角，影響漿料均勻性?；3)?設備笨重、操作困難、生產效率低，固相分數只能限定在?30%?～?60%?范圍內。電磁攪拌法電磁攪拌設備龐大，投資過高，而且電磁攪拌功率很大、效率很低、耗能很大，因此球狀或粒狀初晶半固態金屬連鑄坯料的成本較高，不適用大規格?(Φ?＞?150mm)?坯料的制備，亦不能直接制成零件。

發明內容

本發明的目的是提出了一種離心激冷機，其具有離心力和激冷的雙重作用，在內桶混合對流和外桶大量形核與枝晶破碎的共同作用下，形成具有細小、球形晶粒的半固態合金的優點。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是離心激冷機利用離心桶的離心作用與激冷桶的冷卻作用來使初生晶粒細化及球化；熔體通過澆包澆注在離心桶里，經離心力旋轉，一方面將引起強烈的混合對流作用，使熔體內的熱量和物質快速混合，從而在整體上溫度和成分相對均勻，使初生枝晶臂發生熔斷；另一方面，晶粒在隨熔體混合對流運動的同時自身也快速旋轉運動，使其處于一個相對穩定的生長環境中不斷地改變自身的位置，消除了初生相產生枝晶的條件。

上述的離心激冷機，其由調速電機、離心桶以及激冷桶組成，其中離心桶由調速電機帶動，激冷桶固定不動，激冷桶上附有溫控元件，以實現對溫度的精確控制。

本發明的有益效果是設備簡單、操作方便、易于控制，晶粒細化效果顯著、適用合金范圍寬?。

附圖說明

圖1?離心激冷機結構示意圖；

圖中1．離心孔2．激冷桶?3．澆包?4．調速電機5．連桿6．離心桶7．溫控元件8．支撐架9．坩堝。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步的說明，圖1?為自行研制的離心激冷裝置示意圖。該裝置主要由調速電機、離心桶以及激冷桶組成，其中離心桶由調速電機帶動，激冷桶固定不動，激冷桶上附有溫控元件，以實現對溫度的精確控制。該裝置的工作原理主要是利用離心桶的離心作用與激冷桶的冷卻作用來使初生晶粒細化及球化。熔體通過澆包澆注在離心桶里，經離心力旋轉，一方面將引起強烈的混合對流作用，使熔體內的熱量和物質快速混合，從而在整體上溫度和成分相對均勻，使初生枝晶臂發生熔斷；另一方面，晶粒在隨熔體混合對流運動的同時自身也快速旋轉運動，這時的晶粒可以看成是自由晶粒，這就使其處于一個相對穩定的生長環境中不斷地改變自身的位置，消除了初生相產生枝晶的條件。在這種情況下的晶粒長大，沒有哪一個方向可以有明顯的優先生長，故而晶粒在各個方向上均勻長大，最終生長成為形狀規則的特殊非枝晶組織。當熔體受到足夠大的離心力后，將通過離心桶上的小孔甩到激冷桶的內壁上，一方面激冷桶的冷卻作用可使熔體大量形核，并且起到異質形核作用，形成細小的晶粒；另一方面，熔體會受到較大的沖擊力，使其大的枝晶破碎，破碎成小的晶粒，起到晶核的增殖作用。熔體是由于離心力被甩到激冷桶內壁上的，因此離心桶內熔斷的初生枝晶臂和激冷桶內壁上的初生晶核在整個熔體內都比較分散，熔體熱流梯度相對較小，初生晶核容易發生細化和球化。

首先熔化ZL203?合金，同時預熱激冷桶到設定的溫度，然后在不同的澆注溫度下將熔體澆入預熱至600℃的離心桶內，最后開啟調速電機，合金熔體經離心激冷裝置作用后流入鑄型凝固。將上述試驗制備的試樣經研磨、拋光后，用腐蝕液(?由體積分數為40%的硝酸，6%的鹽酸，4%的氫氟酸混合而成的水溶液)?進行浸蝕，采用光學顯微鏡觀察合金的凝固組織。

隨著離心轉速提高，合金的初生相逐漸細化，其形態由等軸枝晶變成細小的球狀或顆粒狀晶粒：隨著外桶預熱溫度或澆注溫度的降低，合金的初生相先細化，后有所粗化。當激冷桶預熱溫度為250?℃、澆注溫度為700℃時，轉速為600?r?/min?時，初生α-Al相的形貌為顆粒狀，且分布比較均勻。