[實(shí)用新型]一種細(xì)化金屬凝固組織的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320671060.7
• 申請(qǐng)日: 2013-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN203737962U
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周榮鋒;王慧;蔣業(yè)華;周榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B22D1/00
• 分類號(hào): B22D1/00
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種細(xì)化金屬凝固組織的裝置，屬于材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

????半固態(tài)成型技術(shù)，簡(jiǎn)稱SSM，是由美國(guó)麻省理工學(xué)院的M.C.Flemings在20世紀(jì)70年代提出的，該技術(shù)是在金屬液凝固過(guò)程中，對(duì)其進(jìn)行劇烈攪拌、擾動(dòng)、改變晶粒細(xì)化劑或進(jìn)行快速凝固，即改變出生固相的形核長(zhǎng)大過(guò)程，得到一種液態(tài)金屬母液中均勻的懸浮著一定球狀初生固相的固-液混合漿料。這種半固態(tài)金屬漿料具有很好的流動(dòng)性，易于通過(guò)普通的加工方法制成成品。?

????半固態(tài)成形技術(shù)是一種金屬成形的新技術(shù)，與普通的成形技術(shù)相比，其具有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：（1）半固態(tài)漿料不存在宏觀偏析，并且晶粒細(xì)小、均勻、圓整度高，大大減少了鑄件內(nèi)的裂紋，空洞，成分偏析等鑄造缺陷，可以得到優(yōu)質(zhì)的鑄件；（2）半固態(tài)漿料的粘度比液態(tài)金屬高，容易控制，成形時(shí)不易噴濺，改善了沖型過(guò)程，可以減少金屬的裹氣和氧化，挺高成形件的致密性；（3）半固態(tài)漿料的沖型溫度低，降低了模具的熱負(fù)荷，從而增加了模具的使用壽命；（4）加熱半固態(tài)漿料比金屬坯體的溫度低，可以大大的節(jié)約能源；（5）半固態(tài)漿料成形應(yīng)力低，成形速度高，可以成形復(fù)雜的零件，縮短了加工周期，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。?

????半固態(tài)成形技術(shù)中一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題就是制備優(yōu)質(zhì)的半固態(tài)漿料，其核心是如何獲得具有等軸、細(xì)小、均勻的非支晶初生相的半固態(tài)漿料。目前半固態(tài)的制漿方法主要有兩大類：一類是在外力和外電場(chǎng)作用下打破已成形的枝晶，主要包括機(jī)械攪拌法，電磁攪拌法，應(yīng)變誘發(fā)熔體激活法，噴射沉積法，等溫?zé)崽幚矸ǎ瑑A斜板冷卻法等；另一類是通過(guò)控制凝固過(guò)程來(lái)抑制枝晶成形的方法，主要包括添加劑法等。以上各種制備半固態(tài)漿料的方法都各自有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，也被廣泛的應(yīng)用于金屬材料的研究與制備中。到目前為止，半固態(tài)金屬成形技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于鋁基及鎂基合金。?

????傾斜板冷卻法是1996年由日本宇部株式會(huì)社實(shí)用新型用于制造鋁合金和鎂合金半固態(tài)漿料的新工藝，該方法的成形過(guò)程為：將高于金屬液相線某一溫度的金屬液流經(jīng)由石墨或者是合金鋼做成的傾斜板冷卻體上，通過(guò)冷卻體的激冷作用，金屬液快速形核長(zhǎng)大，并且由于在流淌的過(guò)程中金屬熔體內(nèi)部晶粒間不斷的相互剪切、碰撞、摩擦，最終得到細(xì)小、均勻的球狀先共晶組織。該技術(shù)原理具有工藝簡(jiǎn)便、設(shè)備成本低、占地面積小、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)是其他技術(shù)所無(wú)法比擬的。?

????利用傾斜板制備半固態(tài)漿料的方法其核心技術(shù)是在于通過(guò)控制金屬液的澆注溫度，傾斜板與水平面之間的夾角，傾斜板長(zhǎng)度，是否對(duì)傾斜板進(jìn)行預(yù)熱以及預(yù)熱溫度等工藝參數(shù)來(lái)得到等軸，細(xì)小，均勻的非枝晶初生相的半固態(tài)漿料。所以可以利用這一原理將傾斜板制造半固態(tài)漿料的原理運(yùn)用到金屬晶粒細(xì)化上來(lái)。到目前為止，國(guó)內(nèi)外細(xì)化晶粒的方法都是借助外來(lái)的能量，如：振動(dòng)、攪拌、對(duì)流和超聲波處理等；或是加入一些孕育劑增加非自發(fā)形核來(lái)達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。但是外來(lái)能量需要特殊的設(shè)備，在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中很難實(shí)現(xiàn)；添加孕育劑成本高，工藝復(fù)雜而且會(huì)使金屬液中外來(lái)顆粒，夾雜增加，降低成形后金屬件的塑性。?

實(shí)用新型內(nèi)容

為了在簡(jiǎn)單的設(shè)備條件下制備出不影響金屬件性能的細(xì)小的金屬凝固組織，本實(shí)用新型提出一種細(xì)化金屬凝固組織的裝置。?

本實(shí)用新型的裝置結(jié)構(gòu)包括熔煉裝置、半固態(tài)漿料制備裝置和盛放坯料裝置，半固態(tài)漿料制備裝置的主體是內(nèi)部有通道且?guī)в锌販匮b置的傾斜板14，傾斜板14內(nèi)部通道的長(zhǎng)度為80～100mm、通道的寬度是50～100mm、高度為5～50mm，傾斜板14固定后內(nèi)部通道與水平面的夾角為10～70°；通道的上端入口與熔煉裝置相連、下端出口對(duì)準(zhǔn)盛放坯料裝置3。?

所述傾斜板14與水平面的夾角為10～70°，內(nèi)部通道自上往下設(shè)置3～10°的偏移角度，便于清理。?

所述傾斜板14的控溫裝置是在傾斜板14的內(nèi)部有加熱器8和導(dǎo)熱油9，傾斜板的上端和下端分別安裝有出油口6和進(jìn)油口12，傾斜板內(nèi)部有熱電偶10控溫。?

所述熔煉裝置為保溫爐4內(nèi)部放置有坩堝2，坩堝2的底端通過(guò)錐形棒1控制開關(guān)，熔煉裝置通過(guò)漏斗3將金屬液5導(dǎo)入傾斜板裝置。?

所述傾斜板14通過(guò)支架11固定在地面。?