[發(fā)明專利]近共晶鋁硅合金半固態(tài)漿料或坯料的制備方法

有效

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• 申請日: 2013-07-30
• 公開（公告）號: CN103381471A
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發(fā)明（設計）人: 胡釗華;吳國華;劉文才;丁文江;徐佳
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;上海輕合金精密成型國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: B22D1/00
• 分類號: B22D1/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發(fā)明屬于半固態(tài)金屬制備技術領域，特別涉及一種近共晶鋁硅合金半固態(tài)漿料或坯料的制備方法。

背景技術

20世紀70年代初，美國麻省理工的Spencer等人在研究Sn-15%Pb合金時發(fā)現，處于凝固狀態(tài)（固相線與液相線溫度區(qū)間）的金屬材料經過強力攪拌后支晶被打碎，生成球狀晶組織，具有成形時所需要的優(yōu)異性能并稱之為半固態(tài)成形。這一發(fā)現為材料加工開辟了新的領域。半固態(tài)成形技術利用金屬在固態(tài)液態(tài)之間相互轉變時固液共存的特性，降低了加工溫度和金屬的變形抗力，從而為形狀復雜、高精度零件的近凈成形提供了一條新途徑。該方法具有環(huán)保、節(jié)能、資源消耗少等優(yōu)點，被譽為21世紀新興的金屬零件制造關鍵技術之一。

鋁合金具有低密度、高比強度、高塑性、耐腐蝕等優(yōu)點，是工業(yè)中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料，在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學工業(yè)中得到了大量應用。工業(yè)應用的鋁合金熔點低且大多具有較寬的固液兩相區(qū)間，適合用于半固態(tài)成形技術研究，具有良好的半固態(tài)應用前景。從目前涉及的半固態(tài)成形鋁合金來看，工業(yè)界和廣大科研工作者較為關注的是具有較大固液區(qū)間的亞共晶鋁合金，如A356、A357等。該系列合金為低合金，流動性差對后續(xù)充型不利，且其半固態(tài)成形件力學性能較低，已經不能滿足工業(yè)發(fā)展的需求。因此有必要對新牌號的鋁合金進行半固態(tài)技術開發(fā)，以滿足各種不同結構和性能等級的需求，充分發(fā)揮半固態(tài)技術的優(yōu)勢。傳統(tǒng)壓鑄牌號鋁合金，如日本標準牌號ADC10、ADC12鋁合金，美國標準牌號A380鋁合金等，大多為近共晶鋁硅合金，它們具有比A356、A357等亞共晶鋁合金更高的硅含量，因此具有更好的流動性和更高的力學性能，同時還集合了易鑄模、便于機械加工、熱傳導好等性能，而被廣泛運用于諸如電機設備底盤、引擎支架、變速箱等各種產品。但是這些壓鑄牌號鋁合金由于成分靠近鋁硅二元共晶點凝固區(qū)間較為狹窄，半固態(tài)漿料或坯料制備較為困難，長久以來未得到半固態(tài)技術研究領域的重視。

機械攪拌法是制備半固態(tài)漿料或坯料最有效的方法之一，它主要通過對凝固過程中的熔體施加機械剪切力以達到破碎枝晶、細化晶粒的目的。（如美國專利：專利號為5501266、5040589和3958650；日本專利：專利號為1-192447；中國專利：專利公開號為CN2471450Y），而近幾年提出的近液相線鑄造法（中國專利：專利公開號為CN1305876A）則擴大了半固態(tài)制備技術的概念，使得人們對合金的半固態(tài)處理不再局限于固液兩相區(qū)間，擴大了制備工藝的可控性。

發(fā)明內容

針對現有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種近共晶鋁硅合金半固態(tài)漿料或坯料的制備方法。

本發(fā)明提供一種近共晶鋁硅合金半固態(tài)漿料或坯料的制備方法，所述方法包括如下步驟：

步驟1，烘料：將合金鋁錠進行預熱；

步驟2，熔鋁：取合金鋁錠，放置于坩堝電阻爐中進行熔化，靜置，得合金液；

步驟3，取精煉劑，加入合金液中，攪拌并扒渣，靜置，調整合金液的溫度，使得該溫度比合金液相線溫度高20℃～50℃；

步驟4，將內部涂有鑄造涂料的機械滾筒預熱；將合金液迅速注入機械滾筒進行攪拌，得近共晶鋁硅合金半固態(tài)漿料，澆注進入金屬模，凝固后即得近共晶鋁硅合金半固態(tài)坯料。

優(yōu)選地，步驟1中，所述預熱具體為100～200℃預熱1個小時。

優(yōu)選地，步驟2中，所述靜置具體為680～700℃下靜置10～15分鐘。

優(yōu)選地，步驟3中，所述攪拌并扒渣具體為：將精煉劑加入合金液后，3分鐘后再進行攪拌并扒渣；所述靜置的時間為10～20分鐘。

優(yōu)選地，步驟4中，所述預熱具體為預熱至250～300℃。

優(yōu)選地，步驟4中，所述機械滾筒的攪拌速度為10～250rpm，滾筒的傾斜角為5～60°。

優(yōu)選地，步驟3中，所述合金液的溫度為620℃；步驟4中，所述機械滾筒的傾角為45°,轉速設定為20rpm。

優(yōu)選地，步驟3中，所述合金液的溫度為620℃；步驟4中，所述機械滾筒的傾角為30°,轉速設定為10rpm。

優(yōu)選地，步驟4中，近共晶鋁硅合金半固態(tài)漿料先導入一溫度可控的中間包，靜置，之后再澆注進入金屬模。

優(yōu)選地，所述中間包的溫度為550℃。