[實用新型]一種制備半固態合金漿料的圓弧板組合曲線通道

有效

• 申請號: 201520173950.4
• 申請日: 2015-03-26
• 公開（公告）號: CN204621043U
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發明（設計）人: 周榮鋒;李永坤;何志堅;呂海洋;蔣業華;周榮
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B22D17/00
• 分類號: B22D17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種制備半固態合金漿料的圓弧板組合曲線通道，屬于材料科學技術領域。

背景技術

在上世紀70年代，美國MIT的Flemings等首先研究了半固態金屬的流變壓鑄工藝，通過強烈機械攪拌獲得半固態金屬漿料，但漿料的保存和輸送很困難，因此半固態金屬流變成形技術進展一度很緩慢。

為了解決半固態金屬的保存和輸送，日本Hitachi金屬有限公司的Shibata?等人提出了一種直接在250?噸立式擠壓鑄造機的壓室中制備半固態鋁合金漿料（Semi-solid?slurry?preparation?in?the?injection?sleeve，簡稱SSSPIS）的技術，但該工藝的制備效率較低，壓室結構也過于復雜。1993年美國康奈爾大學提出了流變射鑄技術（Rheomolding?process?by?a?single?screw，簡稱RPSS），并申報了美國專利。同時對鎂合金進行射鑄，但流變射鑄周期對半固態鎂合金漿料的組織狀況有較大的影響，射鑄周期短，初生固相顆粒細小，但球形較差，射鑄周期長，初生固相顆粒較粗大，但球形較好。1996?年，日本UBE?公司申請了非機械或非電磁攪拌的低過熱度傾斜板澆注式（New?rheocasting?process，簡稱NRC）的漿料制備技術，該技術的核心是：降低過熱度鋁合金澆注到傾斜板上，使鋁合金熔體獲得一定過冷度，再經收集適當冷卻凝固，獲得球狀初生相。NRC技術具有工藝流程短，效率高，生產成本低等一系列優點，并有一些公司進行投入生產，如意大利的Stampal公司等。但在持續產生過程中，該工藝在傾斜板和金屬液之間存在界面層，削弱了傾斜板的激冷作用，使后續漿料組織產生不均勻。東北大學管仁國等人對傾斜板進行了改進，將傳統的平板澆注改為波浪形板式澆注，強化了合金的傳熱和攪動作用，促進初生相向球狀轉變，但該工藝容易導致金屬熔體產生粘料，增加清理工作量。2007年，南昌大學楊湘杰等人提出了傾斜板的演變方案：旋轉傾斜圓筒式（Low?superheat?pouring?with?a?shear?field?process，簡稱LSPSF）制備工藝，并申請了中國發明專利。該工藝既強化金屬漿料擾動，又有效減小了掛料的概率，有利于獲得均勻的球狀組織。但該工藝一旦發生掛料，清理就很不方便，影響生產。北京科技大學毛衛民等人也提出了傾斜板的改進方案：蛇形通道澆注式（Serpentine?channel?pouring?process，簡稱SCP）?制備工藝，獲得中國發明專利授權。該立式蛇形通道內部圓滑，合金熔體流動沖力較大，減少掛料的可能，有利于持續制漿，目前，該技術還處于基礎研究之中。

為了進一步提高半固態合金漿料組織的均勻性以及制漿工藝的可持續性，本實用新型在蛇形通道的基礎上提出一種改進方案：圓弧板組合曲線通道。

發明內容

為了克服現有流變制備半固態漿料組織均勻性不足或可持續性欠佳等問題，本實用新型提供一種圓弧板組合曲線通道，該裝置不僅能實現多次翻滾自由沖刷，增強合金熔體的擾動，而且能控制各半圓弧溫度，使熔體獲得較佳的過冷度，并可實現溫度梯度控制。

本實用新型所述制備半固態合金漿料圓弧板組合曲線通道，由2～50段圓弧板2組合組成立式曲線通道，圓弧板上設有加熱元件3和冷卻通道4，每段圓弧板可獨立擺動。

每段圓弧板2的半徑為10～500㎝，弧長為10～1000㎝，與中心垂直線的角度為10°～85°，每兩段圓弧板2中心的水平距離為5～100㎝，垂直距離為10～300㎝。

每段圓弧板加熱元件的可控溫度范圍為常溫至1000℃，每段圓弧板可活動角度為0°～90°，往復擺動為1次/min～1000次/min。

本實用新型的原理是：當把合金熔體垂直澆注到該圓弧板組合曲線通道時，熔體流經在一定角度擺動并可控溫的圓弧板上，圓弧板使熔體過冷，獲得一定的過冷度，從而激冷形核，熔體具有較強的沖力，在自身沖力和圓弧板擺動綜合的強烈擾動下，合金經激冷形成枝晶組織被打斷，促使晶粒大量游離，反復激冷形核、擾動打斷后，晶粒不斷熟化、增殖，獲得半固態球狀組織。在整個澆注過程中，每兩段圓弧板上合金熔體的接觸面和表面發生轉換，合金熔體所獲得的過冷度不斷趨于均勻，漿料組織也趨于均勻，更為重要的是在圓弧板擺動和合金熔體的接觸面和表面發生轉換的綜合作用下，有效避免了掛料，實現持續制漿，進一步提高制漿效率。