[發明專利]表征鋁液相變晶粒生長過程的晶粒組織及其制備方法

有效

• 申請號: 202010912166.6
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN112233513B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 孫海艷;鄒學通;李順華;趙瑞敏;羅映東;蘇其軍;季鵬輝;王建平;李為堂;鄧春明;施汝平;袁峰;方晨;楊福平;李愿飛
• 申請（專利權）人: 云南云鋁涌鑫鋁業有限公司;廣東省科學院新材料研究所
• 主分類號: G09B23/26
• 分類號: G09B23/26;B22D27/20
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 周慧云

本發明公開了表征鋁液相變晶粒生長過程的晶粒組織及其制備方法，所述方法包括：(1)將容器預熱，以便使所述容器的溫度不低于500℃；(2)將680?720℃的鋁液注入所述容器中，降溫，以便得到表面凝固的固體鋁；(3)將所述表面凝固的固體鋁移開，剩余鋁液凝固，以便得到表征鋁液相變晶粒生長過程的晶粒組織。從該方法制備得到的表征鋁液相變晶粒生長過程的晶粒組織可以很直觀地看到鋁及鋁合金相變時晶粒的生長過程，便于鋁加工教學或培訓時作為素材使用。

技術領域

本發明屬于粉末冶金技術領域，具體涉及一種表征鋁液相變晶粒生長過程的晶粒組織及其制備方法。

背景技術

鋁及鋁合金工業化生產和應用極其廣泛，而在鋁及鋁合金的基礎知識領域，鋁及鋁合金生產和加工都離不開鋁及鋁合金的液態金屬凝固結晶，及晶粒的形核和長大。在科研教學和工業生產培訓中，一般采用模型或抽象的概念來闡述鋁及鋁合金的相變凝固過程，不能直觀的看到或理解這一過程的發生發展變化。因此，如果能獲得直觀的晶粒生長過程晶粒組織，可以更好地理解鋁及鋁合金的加工生產、生產實踐應用。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種表征鋁液相變晶粒生長過程的晶粒組織及其制備方法，從該方法制備得到的表征鋁液相變晶粒生長過程的晶粒組織可以很直觀地看到鋁及鋁合金相變時晶粒的生長過程，便于鋁加工教學或培訓時作為素材使用。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種制備表征鋁液相變晶粒生長過程的晶粒組織的方法。根據本發明的實施例，所述方法包括：

(1)將容器預熱，以便使所述容器的溫度不低于500℃；

(2)將680-720℃的鋁液注入所述容器中，降溫，以便得到表面凝固的固體鋁；

(3)將所述表面凝固的固體鋁移開，剩余鋁液凝固，以便得到表征鋁液相變晶粒生長過程的晶粒組織。

根據本發明實施例的制備表征鋁液相變晶粒生長過程的晶粒組織的方法，將680-720℃的鋁液注入到溫度不低于500℃的容器中緩慢降溫，隨著上下表面溫度降低，上下表面的鋁液逐漸凝固，在中部鋁液未完全凝固時，移開上層凝固鋁錠，阻止上層和下層鋁液在中部區域凝固粘接，實現鋁錠上下分層。下層鋁液凝固緩慢，形核率低，晶粒生長緩慢從而產生較大晶粒，在外力作用下移開上層凝固鋁錠，從而獲得下層鋁液在凝固過程中形核和長大的晶粒組織。鋁從液態向固態的相變過程僅有兩相區，液相區和固相區，無固液混合相區。經過晶粒形核和長大，液相區晶粒生長逐漸放緩，晶粒得到充分長大，在外力作用下移開上層凝固鋁錠后，剩下中部鋁液和下層凝固鋁錠。中部純鋁液在下層凝固晶粒上快速凝固，從而獲得叢林狀純鋁晶粒組織，晶粒生長過程直觀可見。

另外，根據本發明上述實施例的制備表征鋁液相變晶粒生長過程的晶粒組織的方法還可以具有如下附加的技術特征：

在本發明的一些實施例中，在步驟(1)中，所述將容器預熱包括：將680-720℃的鋁液注入所述容器中待其凝固，以便將所述容器預熱。由此，更好地地將容器預熱，以便使所述容器的溫度不低于500℃。

在本發明的一些實施例中，所述鋁液深度為50-80mm。

在本發明的一些實施例中，所述鋁液為電解原鋁液或者純鋁錠重熔后的原鋁液。

在本發明的一些實施例中，在步驟(1)中，所述容器為矩形或圓形容器。

在本發明的一些實施例中，所述容器為保溫容器。由此，進一步延緩容器的降溫速率，使下層鋁液凝固緩慢，形核率低，晶粒生長緩慢從而產生較大晶粒。

在本發明的一些實施例中，在步驟(2)中，注入的所述鋁液的深度為200-300mm。由此，以便更好地掌握凝固時間及凝固分層。