[發(fā)明專利]一種用于非晶合金的過冷熔體壓鑄成形方法及其裝置

在審

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• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112760503A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設計）人: 寇生中;付小強;李曉誠;樊建軍;丁瑞鮮;蔣希來;楊九卿;董利江;梁彪
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C33/04;B22D27/04;B22D17/14;B22D17/22;B22D17/32
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 馬林中

本發(fā)明公開了一種用于非晶合金的過冷熔體壓鑄成形方法及其裝置，涉及大塊非晶合金成型技術領域，解決壓鑄技術中制備非晶鑄件較為困難的技術問題，包括抽真空、待熔煉金屬熔煉、金屬熔體冷卻、測溫以及壓鑄成型步驟，具體是將過熱熔體以不同的冷卻速率快速冷卻至凝固點T_m以下，在不同溫度下壓鑄成型，然后快速冷卻至T_g溫度以下形成非晶零件，本發(fā)明的一種用于非晶合金的過冷熔體壓鑄成形方法，在壓鑄成型時過冷熔體流動平穩(wěn)，無湍流，壓鑄過程中卷氣少，可減少縮孔、縮松等缺陷；同時，過冷熔體溫度低、收縮小和殘余應力小，獲得的鑄件尺寸精度和表面光潔度也更高，可提高鑄件的內部和表面質量。

技術領域

本發(fā)明涉及大塊非晶合金成型技術領域，更具體的是涉及一種用于非晶合金的過冷熔體壓鑄成形方法及其裝置。

背景技術

壓鑄技術的發(fā)展已有160余年歷史，現(xiàn)已經成為較為普及的一種金屬成型方式；壓鑄件在機械電子、通訊設備、精密零件等方面有廣泛的應用；壓鑄是將液態(tài)或半液態(tài)金屬，在高壓作用下，以較高的速度填充壓鑄模型腔，并在高壓下快速凝固而獲得鑄件的一種方法，壓鑄的主要特點是高壓和高速，壓鑄可以獲得更高精度的零件，減少加工成本，且適于成型內部結構較為復雜的部件。

傳統(tǒng)壓鑄時的金屬熔體具有很高的流動性，在高速高壓壓鑄過程中，金屬熔體會形成湍流，且壓鑄模型腔內部氣體難以快速排出而大量卷氣，導致氣泡氣孔等缺陷，同時金屬熔體溫度高，收縮大，會出現(xiàn)縮松縮孔及殘余應力等很多缺陷，相比于傳統(tǒng)壓鑄，半固態(tài)壓鑄經濟性較高，半固態(tài)壓鑄是當金屬熔體凝固時，進行強烈的攪拌，并在一定的冷卻速度下獲得50％左右甚至更高的固體組分的漿料，并將這種漿料進行壓鑄；因此半固態(tài)壓鑄時流速較平穩(wěn)，卷氣較少，可提高鑄件質量，半固態(tài)壓鑄雖然具有優(yōu)越性，但半固態(tài)漿料內部存在大量的晶核和晶粒，要想得到非晶鑄件非常困難。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于：為了解決現(xiàn)有壓鑄技術中制備非晶鑄件較為困難的問題，本發(fā)明提供一種用于非晶合金的過冷熔體壓鑄成形方法及其裝置。

本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的具體采用以下技術方案：

一種用于非晶合金的過冷熔體壓鑄成形方法，包括如下步驟：

步驟一、檢查確認真空罩密封完好，打開真空閥，利用真空泵對真空罩內的壓鑄環(huán)境進行抽真空，通過真空表觀察壓力變化，當壓力為-15kPa～-10kPa時，停止抽真空；

步驟二、將待熔煉金屬合金經拋光、打磨、清洗后置于坩堝爐中進行加熱熔煉，升高溫度使金屬合金完全熔化形成均勻混合的金屬熔體；

步驟三、將步驟二中得到的將金屬熔體在1s～2s內澆注到第一壓室中，之后利用第一壓頭將金屬熔體推進冷卻裝置中在1s～2s內冷卻，形成過冷熔體；利用冷卻裝置對金屬熔體快速冷卻，保證金屬熔體不會凝固，內部不發(fā)生形核結晶，完全成為過冷熔體，其中，冷卻裝置可以拆卸，可方便快速取出凝固在冷卻裝置中的殘余金屬熔體。

步驟四、在步驟三中得到的過冷熔體的出口處設置測溫裝置進行測溫，通過測溫裝置上的溫度計觀察過冷熔體的溫度，使得過冷熔體的溫度保持在T_gTT_m的范圍之內；其中，測溫裝置高度靈敏，能準確測出冷卻后形成的過冷熔體的溫度。

步驟五、步驟四中符合溫度范圍的過冷熔體在第一壓頭的持續(xù)作用下，過冷熔體壓入到模具型腔成型，最后待模具冷卻1h～3h后脫模，取出鑄件，同時打開冷卻裝置，取出凝固的殘余熔體，清理檢查其他裝置，準備進行下次壓鑄。

上述中，過冷熔體進入壓鑄型腔后，第一壓頭以恒定高壓將過冷熔體壓入模具型腔，使過冷熔體充型時的流速更加平穩(wěn)，且保證壓鑄型腔內不能生育過冷熔體。

進一步的，步驟四中，過冷熔體的溫度過高或過低時，可調節(jié)冷卻裝置，改變其冷卻能力。