[發明專利]一種高性能合金的連續制備方法及裝置

在審

• 申請號: 202211206410.2
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115383066A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 尹建成;朱楨;謝小丁;王亞強;黃嘉糧;吳素珍;羅玉偉;劉英莉;鐘毅
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B22D11/06
• 分類號: B22D11/06;B22D11/14
• 代理公司: 昆明隆合知識產權代理事務所(普通合伙) 53220
• 代理人: 龍燕

本發明公開一種高性能合金的連續制備方法及裝置，屬于連續擠壓技術領域。本發明所述的方法為將金屬熔化后經漏斗和導流管流入擠壓輪槽，沿輪槽向下流動的熔體遇到伸入輪槽的水冷銅輪組后，在擠壓輪槽和水冷銅輪組的約束下沿輪槽展開形成薄坯，薄坯在擠壓輪和水冷銅輪組傳導傳熱的作用下實現非平衡凝固；當擠壓輪槽作用在坯料上的摩擦力足夠大時，坯料便被推入模腔，進而從模孔流出形成制品。本發明將水冷銅輪與擠壓輪槽相結合形成薄坯，同時利用二者的傳導傳熱將熔體熱量快速導出，實現非平衡凝固；后續的連續擠壓將尚處于高溫的薄坯在線固結并擠壓成形，獲得具有非平衡凝固組織的管棒型線等制品。

技術領域

本發明涉及一種高性能合金的連續制備方法及裝置，屬于連續擠壓技術領域。

背景技術

連續鑄擠是將鑄造與連續擠壓結合起來形成的一種集成技術，不僅可生產鋁及鎂合金小型管材、合金線材、合金型材、電工鋁母線、大口徑管和Al-Ti-B晶粒細化劑等，還可用于液-固包覆復合材料的連續制備；然而，鑄擠輪槽尺寸通常較大，在15mm×15mm-25mm×25mm之間，合金熔液的結晶潛熱不易快速導出，致使凝固速度不高，限制了連續鑄擠技術在高性能合金材料領域的應用。

針對此問題，尹建成等提出一種“一種氣體輔助連續鑄擠的方法及裝置”（CN201711178463.7），即將金屬熔化后沿導流板流入擠壓輪輪槽，在惰性氣體的作用下緊貼擠壓輪槽壁鋪展開，并凝固成薄層，在擠壓輪的轉動和模腔堵頭作用下，輪槽壁上的金屬薄層不斷進入到模具中堆積擠出，獲得制品。實踐表明，該方法不僅可拓寬合金元素在鋁基體中的固溶度，而且能有效細化第二相的尺寸，顯著提升合金性能；但該方法也存在一些問題，如薄坯厚度的不均勻會導致組織的不均勻，惰性氣體的使用會增加生產成本等問題。

發明內容

本發明的目的在針對上述不足，提供一種高性能合金的連續制備方法，具體包括以下步驟：

（1）將金屬熔化后經漏斗和導流管流入擠壓輪槽，沿擠壓輪槽向下流動的熔體遇到伸入擠壓輪槽的水冷銅輪組后，在擠壓輪槽和水冷銅輪組的約束下沿輪槽展開形成薄坯。

（2）薄坯在擠壓輪和水冷銅輪組傳導傳熱的作用下實現非平衡凝固；隨擠壓輪旋轉的薄坯遇到堵頭后，便在擠壓型腔內塞積，當擠壓輪槽作用在坯料上的摩擦力足夠大時，坯料便被推入模腔，進而從模孔流出形成制品。

優選的，本發明步驟1所得薄坯厚度為1-2mm。

本發明的另一目的在于提供所述高性能合金的連續制備方法所用裝置，包括漏斗1、導流管2、擠壓輪槽3、擠壓輪5、擠壓型腔6、模具7，漏斗1位于導流管2的正上方，導流管2位于擠壓輪5右上方，擠壓輪5上設有擠壓輪槽3，擠壓輪槽3的左側設有擠壓型腔6，擠壓型腔6內部設有模具7，所述擠壓輪槽3的上方設有多個水冷銅輪4、多個水冷銅輪4構成水冷銅輪組；所述水冷銅輪組位于靠近導流管2一側，在第一象限沿擠壓輪槽3外圍均勻分布；水冷銅輪4通過彈簧固定在導向裝置上，在導向裝置和彈簧作用下水冷銅輪4可沿擠壓輪5徑向移動，用于調節水冷銅輪4在擠壓輪槽3內的伸入量（），使得合金薄坯厚度在1-2mm。

優選的，本發明所述水冷銅輪組由4-8個外形尺寸相同的水冷銅輪4構成。

優選的，本發明水冷銅輪4由循環水冷卻，水冷銅輪內部設有冷卻水通道，在水冷銅輪兩側設有冷卻水進口9和冷卻水出口10。

優選的，本發明擠壓輪5沿順時針方向轉動，增加合金與擠壓輪的接觸弧長度，延長有效冷卻時間，進而提升冷卻能力，隨著合金熔液的凝固，水冷銅輪4在輪槽中的伸入量逐漸遞增。