[發明專利]用于制備鎂合金半固態漿料的MgOHCl氣溶膠及其用法

有效

• 申請號: 202010200901.0
• 申請日: 2020-03-20
• 公開（公告）號: CN111362287B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 鐵鏑;陳民芳;劉海峰;李衛榮;金剛;孫玖;孫麗娟;顏路飛
• 申請（專利權）人: 遼寧瑞鷗新材料科技有限公司
• 主分類號: B01J13/00
• 分類號: B01J13/00;C01F5/30;B22D1/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 馬海芳

一種用于制備鎂合金半固態漿料的MgOHCl氣溶膠及其用法，屬于金屬材料制備領域。MgOHCl氣溶膠，包括MgOHCl粉體和氣溶膠溶質，MgOHCl粉體占MgOHCl氣溶膠的質量分數為82％～88％；氣溶膠溶劑為不與鎂合金熔體反應的單一或混合氣體，包括但不限于惰性氣體或鎂熔煉常用的保護氣體。采用容量法配制MgOHCl氣溶膠。將預熱到570～590℃的MgOHCl氣溶膠導入半固態溫度區間的鎂合金熔體內部，熔體在氣溶膠溶質活性作用下，得到鎂合金半固態漿料。該方法基于MgOHCl的特性，將其分散于氣溶膠體系，與半固態制漿工藝相結合，形成了小粒徑鹽氣溶膠法制備鎂合金半固態漿料，具有工序簡單，操作簡便，安全可靠，綠色節能等優勢。

技術領域

本發明涉及金屬材料制備技術領域，具體涉及一種用于制備鎂合金半固態漿料的MgOHCl氣溶膠及其用法。

背景技術

鎂合金是迄今為止綜合運用中最輕的金屬結構材料，具有密度小、比強度和比剛度高的優點，作為結構材料使用時，可以取得顯著的節能減排效果，其廣泛使用也是應對全球性能源危機和環境污染的重要手段，但其耐蝕性差，限制了其在很多領域的運用。半固態工藝可使凝固組織的各個固相區被液相區分隔，在保證了鎂合金制品的高的比強度和比剛度的同時，使合金的力學性能和耐腐蝕性能也明顯提高。

制備半固態漿料是半固態工藝技術核心，即通過人為控制合金的凝固過程，來獲得近球形固相顆粒均勻懸浮于液相里的混合漿料。合金組織一般包含球形晶、近球形或等軸晶。目前，半固態漿料制備最常用的方法有以下幾種：①機械/電磁/氣動攪拌法：采用機械臂等機構伸入漿料中、借助磁場變化產生電磁力的作用來強化半固態漿料的運動、或金屬漿料內通入流量足夠大的氣體引起合金熔體內產生足夠的對流等方式，液態金屬在凝固過程中產生的枝晶在強攪拌作用下發生破碎，形成近球形晶，最終獲得一定的固相分數的漿料；②低過熱度傾斜板澆注法：將金屬液澆注到與水平線成一定角度傾斜板上，金屬在傾斜板向下流動過程中，合金液內部的枝晶在受到一定的剪切作用被打碎，同時合金液在傾斜板上受到在一定程度的冷卻作用，獲得較低過熱度的熔體流入收集裝置，再經過適當速度的冷卻凝固，凝固過程中長大的初生固相呈球狀，均勻分布在低熔點的殘余液相中，對收集的金屬漿料控溫處理，獲得盡可能均勻或固相率高的漿料；③低溫液相線鑄造：近液相線附近溫度澆鑄時，熔體有適度的過冷度，降低了晶核的臨界半徑和臨界形核功，提高了晶坯形核率，晶核數量增加,使澆溫鑄造凝固時晶粒得到了細化；④混合漿料法：利用制漿室內熔體分散器的轉動所產生的離心力，將大量金屬液體均勻分散到低溫的制漿室筒壁上，形成向下流動的厚度極小的液膜，利用筒壁的冷卻作用，將熔體強制分散，促使整個熔體中發生異質形核，在均勻的溫度場條件下以球狀方式生長大，制備出晶粒細小的的半固態漿料。⑤異形通道漿料制備法：將過熱合金液澆入到各式異形通道中，合金液沿著多次變換方向的通道內壁流動不斷改變流動方向，在沖擊力的作用下合金熔體受到了一定的剪切和攪拌的作用，使合金漿料內部枝晶破碎，同時向導熱性良好的彎曲形的通道內壁迅速傳熱,。在合適長度的通道中，漿料受到適宜的冷卻，最終可獲得具有球狀初生相的半固態合金漿料。⑥自孕育法：將兩種成分完全相同且具有一定質量和不同溫度下的合金液相-固相(或半固態、液相)、半固態-半固態(或固相)混合，再將混合的合金熔體傾倒到一定傾斜角度的導流器上進行充分混合的時候，利用形成的紊亂和兩個合金液性質(溫度、表面張力、組織等)差異，使初生固相呈球狀或近球狀。

上述方法雖然在實際生產中取得很好的運用效果，但是機械攪拌類制漿方法存在攪拌盲區，且鎂合金性質活潑，不適合激烈攪拌，造成攪拌不充分，形核率過低，制備出來的漿料初生相均勻性較差；流動剪切類制漿方法存在熔體與空氣接觸面積大，氧化夾雜嚴重，難于保證漿料質量。自孕育法等利用不同漿料物理性質差異的制漿方法工藝復雜，周期長，孕育不夠均勻、充分，生產成本高。且大部分半固態漿料生產工藝穩定性差，受外界干擾因素影響大，大規模生產難以保證質量，獲得良好的半固態漿料是金屬半固態成形的基礎和關鍵，開發新的適合制備鎂合金的半固態漿料工藝顯的尤為亟需。

氣溶膠是一種由固體或液體小質點分散并懸浮在氣體介質中形成的膠體分散體系，又稱氣體分散體系。其分散相為固體或液體小質點，其大小為0.001～100μm，分散介質為氣體。