[發明專利]一種合金制造裝置和方法

在審

• 申請號: 202110381062.1
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN112872303A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 于立豪
• 申請（專利權）人: 于立豪
• 主分類號: B22D11/06
• 分類號: B22D11/06
• 代理公司: 上海劍秋知識產權代理有限公司 31382
• 代理人: 應風曄

本發明公開了一種合金制造裝置，包括傾斜設置的可旋轉的筒狀冷卻輥，筒狀冷卻輥設置有冷卻壁；筒狀冷卻輥的冷卻面為內壁面；還包括澆嘴，澆嘴被設置為可將合金熔融液自上而下地澆至內壁面上。

技術領域

本發明涉及金屬制造領域，尤其涉及一種合金制造裝置和方法。

背景技術

在金屬制造領域，根據霍爾佩奇公式(Hall-Patch)：σ₁＝σ₀+K/d^1/2，σ₁為材料的屈服強度，σ₀為單晶體的屈服強度，d為晶粒尺寸，k為材料的特性常數，上式表明，晶粒越細，則枝晶間距越小，屈服強度越高，同時硬度越大。因此細晶化是目前唯一的一種既可以提高合金強度，又可以提高合金韌性的方法。

除了強度和韌性的提升，細晶化還有其他方面的正面效應，比如馬景靈(快速冷卻制備鋁空氣電池陽極材料的電化學性能，材料熱處理學報，2019.2，vol.40No.2)提到了與鑄態合金相比，快速冷卻明顯縮小了合金晶粒尺寸，從(60±14)μm減少到(3±2)μm，同時減少了合金的點腐蝕和合金的晶間腐蝕傾向。

目前最先進的快速冷卻技術以熔體在單輥表面快速冷卻為代表，可以用以制備超級鋁合金材料，如Guido P.H.Gubbels(Rapidly solidified aluminum for opticalapplications，Proc.of SPIE Vol.7018 70183A-8)研究的這種優質光學級別用途的RSA6061就是荷蘭RSP公司使用單輥表面快冷技術生產的。

但是RSP公司的這種單輥表面快冷技術有離心力和(熔體與輥體之間)范德華力之間的競爭問題，如果輥體轉速過快，離心力會將熔體液滴直接甩出，被甩出的熔體液滴在保護氣中無法快速降溫，會有粗晶化的風險，如果輥體轉速過慢，輥體本身冷卻速度減緩因此帶來的熱殘留也會導致合金的粗晶化；另外由于不同合金合金配方(合金型號)的熔體和輥體之間的浸潤性不同，在實際生產中為了平衡離心力和范德華力之間的競爭，不同合金最終會在微晶化上出現程度不一致的問題，就是說其細晶化的晶粒大小不可設計。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種可制造細晶化合金且晶粒可控制的合金制造裝置和方法。

為實現上述目的，本發明在第一方面提供了一種合金制造裝置，包括傾斜設置的可旋轉的筒狀冷卻輥，筒狀冷卻輥設置有冷卻壁；筒狀冷卻輥的冷卻面為內壁面；還包括澆嘴，澆嘴被設置為可將合金熔融液自上而下地澆至內壁面上。

進一步地，筒狀冷卻輥為圓柱體、上小下大的截圓錐體或者上大下小的截圓錐體。

進一步地，冷卻壁內設置有冷媒流道。

進一步地，筒狀冷卻輥的傾斜角度和旋轉速度可調。

進一步地，還包括保護氣氛裝置，保護氣氛裝置用于在筒狀冷卻輥內提供保護氣氛。

本發明在第二方面提供了一種合金制造方法，包括步驟：

提供傾斜設置的可旋轉的筒狀冷卻輥，筒狀冷卻輥設置有冷卻壁；筒狀冷卻輥的冷卻面為內壁面；

旋轉筒狀冷卻輥，將合金熔融液通過澆嘴自上而下地澆至內壁面上，使合金熔融液在內壁面上冷卻凝固，形成螺旋狀合金帶；

收集最終得到的帶狀合金。

進一步地，通過控制筒狀冷卻輥的轉速和/或傾斜角度來控制合金熔融液的凝固時間，從而控制合金的晶粒大小。

進一步地，筒狀冷卻輥為圓柱體、上小下大的截圓錐體或者上大下小的截圓錐體。

進一步地，冷卻壁內設置有冷媒流道。