[實用新型]一種半固態的有色金屬連鑄裝置

有效

• 申請號: 201220346232.9
• 申請日: 2012-07-18
• 公開（公告）號: CN202779647U
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 張瑩;耿茂鵬;饒磊;堯軍平
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: B22D11/045
• 分類號: B22D11/045;B22D11/114;B22D17/00
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 夏材祥

技術領域　

本實用新型屬金屬材料液態加工成形技術，特別是各類金屬材料的高性能半固態加工成形技術。

本實用新型還屬金屬材料連續鑄胚技術，特別是有色合金連續鑄胚技術。

背景技術??

現代科學技術的發展，對各類高性能異形構件性能提出了越來越高的要求。半固態加工技術可使金屬材料的晶粒細化，獲得細小、近球形、非枝晶組織，從而大大提高工件的力學性能，特別是提高各類高性能異形構件的性能、降低加工成本具有重要意義。

對有色金屬材料如銅、鋁、鎂、鋅等合金的需求日益增大,特別是銅合金，?但是由于銅合金的價格昂貴,?而鎂、鋁、鋅是較常見的金屬，僅次于鐵、鋁及銅，而鋅的許多性能與銅相近,?因此赿來赿多的受到工業界的重視.

?水平連鑄具有工藝流程短,?質量好,?投資省,?上馬快等優點。本實用新型對推有色合金材料的應用，特別是對提高鋅合金性能具有重要意義。　

金屬材料的半固態加工技術是各類高性能構件精確成形技術中的關鍵性技術，它直接影響各類高性能異形構件性能的質量，《半固態金屬漿料制備新工藝和加工新技術》（江運喜、謝水生、李興剛著，“鍛壓技術”?2003年28.6）中，公開了目前國內外半固態加工技術技術的發展。

傳統的半固態加工的方法主要有：

（1）新MIT工藝“新MIT工藝”法是2000年由麻省理工學院（Massachusetts?Institute?of?Technology，簡稱MIT）的Flemings等提出，Idraprince有限公司獲得這項技術專利。其原理是合金溶體在液相線溫度下，由于攪拌與冷卻的共同作用，導致了溶體體積中合金晶粒的過冷形核，再迅速冷卻合金溶體，就能獲得較理想的半固態漿料，然后再注入型腔中成形。

（2）冷卻斜槽法??冷卻斜槽法的原理為：將略高于液相線溫度的熔融金屬倒在冷卻斜槽上，由于斜槽的冷卻作用，在斜槽壁上有細小的晶粒形核長大，金屬流體的沖擊和材料的自重作用使晶粒從斜槽壁上脫落并翻轉，以達到攪拌效果。通過冷卻斜槽的金屬漿料落入容器，控制容器溫度，即緩慢冷卻，冷卻到一定的半固態溫度后保溫，達到要求的固相體積分數，隨后可進行流變成形和觸變成形。

（3）雙螺旋半固態金屬流變注射成形法???該方法的工作原理是，熔融金屬在坩堝中熔煉，達到比液相線溫度高出約50℃的預定溫度，將熔融金屬保溫15分鐘，獲得均勻的化學成分。當熔融金屬為鎂合金時，坩堝采用氬氣保護。融熔金屬以一定的速度進入雙螺旋剪切裝置，調整其溫度，同時受到雙螺桿的剪切作用，獲得一定固相百分數的理想的半固態漿料。

（4）剪切-冷卻-軋制法???該方法的工作原理是：將加熱到一定溫度的熔融金屬經噴嘴注入輥縫上方的導向槽中，軋輥與靴形座之間留有一定的間隙，同時軋輥表面具有一定的粗糙度，軋輥內通水冷卻。由于軋輥與靴形座的冷卻作用，合金液發生凝固，轉動的軋輥對部分凝固的合金產生剪切攪拌作用，使合金液轉化為半固態漿料，并通過軋輥施加的摩擦力將半固態漿料從軋輥與靴形座間隙中拖出，通過安裝在出料口的剝離器引導半固態漿料流動。可直接進行流變成形，也可制成所需尺寸的半固態坯料，然后進行觸變成形。

（5）NRC工藝??NRC方法的生產工藝過程為：①將熔融金屬控制在液相線溫度以上幾度范圍內；②將熔融金屬倒入隔熱容器中，由于容器的冷卻作用，在熔融金屬內部產生大量的初生相晶粒；③在容器上下用陶瓷覆蓋，防止過冷；④利用風冷將金屬冷卻到設定的半固態溫度；⑤通過隔熱容器外部的高頻感應加熱器調整漿料的溫度，調整金屬漿料的固相體積分數，形成球形漿料，滿足成形需要，這個過程需要3到5分鐘；⑥翻轉隔熱容器，將半固態漿料倒入套筒。同時，上表面的氧化層沉到套筒底部，可防止氧化層進入產品；⑦將漿料直接倒入模腔中，并成形。

（6）不同液體混合法??不同液體混合法是將兩種或三種亞共晶成分的熔融金屬混合，或將亞共晶和過共晶成分的熔融金屬混合，將要混合的熔融金屬均保持在液相線以上，熔融金屬內沒有晶核或者晶核很少。混合是在絕熱容器中進行，或者在一個通過向絕熱容器的表面涂鍍石墨的靜止混合槽中進行，混合槽要預熱，保證熔體流過混合槽時，其溫度保持在液相線溫度以上。熔體在混合槽上以湍流方式流動，使其混合程度良好。兩種熔體的混合導致自發的熱傳導（熱釋放），亞共晶吸收過共晶熱量，混合后得到的新合金溫度在液相線溫度上下，含有大量的晶核，進一步熱處理可以形成具有細小，球狀組織的半固態漿料。