[發明專利]鋁合金材料、制備裝置及方法與應用

在審

• 申請號: 202211595559.4
• 申請日: 2022-12-13
• 公開（公告）號: CN116020986A
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 徐駿;李超;何敏;張楨林
• 申請（專利權）人: 湖南文昌新材科技股份有限公司
• 主分類號: B22D11/00
• 分類號: B22D11/00;B22D11/115;B22D11/055;C22C21/00;F04C18/02;F04C29/00
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 佟林松

本發明屬于高合金化合金材料技術領域，具體涉及一種鋁合金材料、制備裝置及方法與應用。本發明公開的制備裝置及方法包括在熔體處理時對鋁合金進行勻質細化處理，且向導流管內布置芯棒，控制芯棒的尾端距離凝固前沿0～20mm，并開啟攪拌裝置實現鋁合金晶粒的進一步細化，此外還協同均勻化熱處理工藝，有效解決了鋁合金材料凝固組織粗大且不均勻和成分偏析嚴重等問題，使材料金相組織中的α?Al枝晶從邊部至心部分布更加均勻，枝晶本身大小更均勻，材料各元素的相對平均值偏差顯著降低，材料制得鑄棒及動靜盤的機械性能大幅提升。

技術領域

本發明屬于鑄造高合金化鋁合金材料技術領域，具體涉及一種鋁合金材料、制備裝置及方法與應用。

背景技術

在新能源汽車空調壓縮機領域，渦旋壓縮機以其高效節能、結構簡單、省材低噪、運動平穩等諸多優點一直以來被廣泛應用。渦旋壓縮機的核心工作部件是動靜盤，動靜盤由鑄棒坯料制得，現有的鑄棒坯料由于其所含的合金化元素成分較高，凝固時受合金順序凝固和選分結晶的特性影響，不可避免的存在心部及邊部的微觀組織和成分相差較大的現象，而這種現象的出現必然會帶來動靜盤出現工作壽命降低、運行安全風險增高的問題。所以現有技術中大部分動靜盤采用擠壓棒坯料模鍛成型，通過擠壓可以改善鑄棒氣孔、疏松、縮孔等缺陷，但也增加了制造成本，且無法有效改善成分偏析。或者施加物理外場如機械攪拌、氣體擾動、超聲震動、電磁場等對鋁合金的凝固過程進行干擾，但仍存在無法有效改善鋁合金鑄棒凝固組織粗大且不均勻和成分偏析嚴重等問題。

發明內容

本發明的技術目的是至少解決了高合金化合金鑄棒凝固組織粗大且不均勻和成分偏析嚴重等問題。

該目的是通過以下技術方案實現的：

第一方面，本發明公開了一種制備鋁合金材料的裝置，所述裝置包含導液槽、連接所述導液槽的導流管，所述導流管內沿豎直方向設有芯棒，所述導流管外側布置有攪拌裝置、結晶器與第一冷區，所述第一冷區內設有石墨環，其中，所述芯棒位于所述石墨環上方。

在本發明的一些實施方式中，所述芯棒的尾端距離所述石墨環頂端0～20mm。

在本發明的一些實施方式中，所述芯棒的尾端距離所述石墨環頂端2.0～17.0mm。將芯棒設置在第一冷區上方，即凝固前沿，能避免由電磁場傳播集膚效應造成的徑向攪拌不均勻現象，提高了導流管內合金熔體的溫度場均勻性，同時液態合金以導流管及芯棒表面作為非均勻形核的基底，大大增加了形成晶核的概率。其中，所述芯棒的尾端指代所述芯棒與合金熔體相接觸部分的底端。

在本發明的一些實施方式中，所述芯棒的縱向軸線與所述導流管的縱向軸線重合，所述芯棒的內徑為所述導流管的內徑的40％～60％。

在本發明的一些實施方式中，所述芯棒的尾端設計為圓弧狀，其中，圓弧對圓心角控制在140°～180°。

在本發明的一些實施方式中，所述裝置還包含位于所述第一冷區下方的第二冷區，及與所述導液槽相鄰設置的澆包；

所述導液槽具備若干個出液口，各所述出液口分別連接各所述導流管。有利于實現批量化生產。

在本發明的一些實施方式中，所述第二冷區內布置有水箱、水簾，所述水簾為水箱內冷卻水經所述結晶器上設置的水孔噴出后在鑄件表面所形成。在這里所述結晶器上設置的水孔具備一定角度，該一定角度為實現較好冷卻效果的任意角度。

在本發明的一些實施方式中，所述攪拌裝置為電磁攪拌裝置。

第二方面，本發明公開了一種采用第一方面所述裝置制備鋁合金材料的方法，所述方法包含工藝步驟：化料、除渣、熔體處理、精煉除氣、薄層攪拌半固態連鑄、均勻化退火；

其中，所述熔體處理包含：在鋁合金中添加Sr與合金AlTiB。