一種生產(chǎn)金屬半固態(tài)漿體的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬的半固態(tài)成型技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生產(chǎn)金屬半固態(tài)漿體的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，半固態(tài)金屬漿體相對(duì)于液態(tài)金屬具有粘度大，凝固收縮小等特點(diǎn)，因而使用半固態(tài)金屬成型的零件相對(duì)于普通液態(tài)成型的對(duì)應(yīng)零件有許多的優(yōu)點(diǎn)，如較少的氣孔和縮孔缺陷、更佳的機(jī)械性能等；另，相對(duì)于固態(tài)成型方法，半固態(tài)金屬漿體的變形抗力非常小，可進(jìn)行復(fù)雜件成型，且加工成本低。因此，半固態(tài)金屬成型以其諸多的優(yōu)越性而被稱(chēng)為21世紀(jì)最有前途的金屬材料加工方法。半固態(tài)金屬漿體的制作是半固態(tài)金屬成型技術(shù)的關(guān)鍵；目前，制備具有球狀晶結(jié)構(gòu)的半固態(tài)金屬漿體的方法主要有:機(jī)械攪拌法、電磁攪拌法、超聲波攪拌法、直流脈沖法等。這些傳統(tǒng)方法都是通過(guò)控制漿體的溫度來(lái)控制半固態(tài)漿體的固相率(固體含量)，即在制漿過(guò)程必須實(shí)時(shí)檢測(cè)半固態(tài)漿體的溫度以知道漿體的固相率；這導(dǎo)致了這些傳統(tǒng)方法的工藝參數(shù)不易控制、生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本較高等缺點(diǎn)，以至于到目前為止，金屬的半固態(tài)成型技術(shù)還沒(méi)有在很大的范圍得到工業(yè)化應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種生產(chǎn)金屬半固態(tài)漿體的方法，工藝流程簡(jiǎn)單且易于控制，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種生產(chǎn)金屬半固態(tài)漿體的方法，包括以下步驟:提供一容器(I);往所述的容器(I)中加入熔融金屬或合金(3);攪拌所述的容器(I)中的熔融金屬或合金(3)以形成金屬半固態(tài)漿體(2);所述的金屬半固態(tài)漿體(2)中的固體形成是通過(guò)所述的熔融金屬或合金(3)與所述的容器(I)之間的熱量交換來(lái)實(shí)現(xiàn)的；同時(shí)，所述的金屬半固態(tài)漿體(2)中的固體含量也是通過(guò)所述的熔融金屬或合金(3)與所述的容器(I)之間的熱量交換來(lái)控制的。
[0005]制作所述的容器(I)的材料是石墨材料。
[0006]制作所述的容器(I)的材料是碳化硅陶瓷材料或氮化硅陶瓷材料。
[0007]制作所述的容器(I)的材料是碳化硅結(jié)合氮化硅陶瓷材料。
[0008]制作所述的容器(I)的材料是鑄鐵材料或鋼質(zhì)材料。
[0009]形成的金屬半固態(tài)漿體(2)中固體含量至少為I wt%。
[0010]形成的金屬半固態(tài)漿體(2)中固體含量不超過(guò)60 wt%o
[0011]本發(fā)明的有益效果在于:
1)本發(fā)明的工藝流程非常簡(jiǎn)單，且易于控制；
2)應(yīng)用本發(fā)明的制漿方法，漿體的生產(chǎn)成本極低；
3)本發(fā)明易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明的工藝不意圖；
圖2為本發(fā)明的實(shí)施例1的金屬組合物的顯微照片，包括球狀的初生固體相和冷淬過(guò)程中形成的二次固體相。
【具體實(shí)施方式】
[0013]本發(fā)明用下列實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于下列實(shí)施例。
[0014]圖1示出了本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中的三個(gè)獨(dú)立步驟。步驟I示出了一個(gè)設(shè)定好溫度的保溫爐(6)，保溫爐(6)里的一個(gè)墊塊上放置一個(gè)容器(I);容器(I)被放在保溫爐
(6)里一定長(zhǎng)的時(shí)間，其溫度就會(huì)與保溫爐(6)所設(shè)定的溫度基本一致。步驟2示出了步驟I中的容器(I)以及再一個(gè)容器(4);容器(4)中裝有熔融的金屬(3)，一定量的具有一定初始溫度的熔融金屬(3 )已被加入到容器(I)中；熔融金屬(3 )通過(guò)與容器(I)的熱交換形成了半固態(tài)漿體(2)，但這時(shí)的半固態(tài)漿體還不夠均勻。步驟3示出了步驟2中的容器(I)和金屬半固態(tài)漿體(2)，以及一個(gè)機(jī)械攪拌裝置(5);通過(guò)機(jī)械攪拌，金屬半固態(tài)漿體(2)的均勻性得以增加。
[0015]在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，可利用多個(gè)容器(I)不斷地循環(huán)使用以滿(mǎn)足連續(xù)生產(chǎn)的需要。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的方法，金屬半固態(tài)漿體的固相率是通過(guò)熔融金屬或合金(3)和容器
(I)之間的熱量(或焓)交換來(lái)控制；即主要是通過(guò)控制容器(I)的重量(和尺寸)、初始溫度和所加入容器(I)中的熔融金屬或合金(3)的重量、初始溫度來(lái)控制所形成的金屬半固態(tài)漿體(2)中的固體含量；這有別于傳統(tǒng)方法的在制漿過(guò)程中要不斷地實(shí)時(shí)檢測(cè)漿體的溫度來(lái)控制(知道)半固態(tài)漿體的固體含量。
[0017]制作所述的容器(I)的材料主要是石墨材料，或碳化硅陶瓷材料，或氮化硅陶瓷材料，或碳化硅結(jié)合氮化硅陶瓷材料。這些材料都不易與許多常用金屬(如鋁合金)發(fā)生反應(yīng)，且都具有較好的導(dǎo)熱性能以利于快速完成容器(I)和熔融金屬或合金(3)的熱量交換。
[0018]制作所述的容器(I)的材料主要是鑄鐵材料或鋼質(zhì)材料。鑄鐵或鋼質(zhì)材料也具有較好的導(dǎo)熱性能，可利于快速完成容器(I)和熔融金屬或合金(3)的熱量交換；但鑄鐵或鋼質(zhì)材料會(huì)溶與一些熔融的金屬合金中(如鋁合金)，因而當(dāng)容器(I)使用鑄鐵或鋼質(zhì)材料制成，其內(nèi)表面最好覆蓋一層與熔融金屬或合金(3)不會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)的薄薄隔離層(如刷上一層被覆劑)。
[0019]形成的金屬半固態(tài)漿體(2)的固體含量控制在至少為lwt%，優(yōu)選至少為1(^七％，更優(yōu)選至少為20wt%;其關(guān)鍵在于，形成的金屬半固態(tài)漿體(2)的固體含量的選擇，應(yīng)確保其在進(jìn)一步的冷卻和凝固時(shí)抑制金屬枝狀晶結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生。
[0020]形成的金屬半固態(tài)楽體(2)經(jīng)冷切后固體含量不超過(guò)60wt%，優(yōu)選不超過(guò)50wt% ；更高的固體含量可能使?jié){體不易于進(jìn)行進(jìn)一步的半固態(tài)加工。
[0021]實(shí)施例1
以下對(duì)Al-7wt%Si鋁合金半固態(tài)漿體的生產(chǎn)方法及裝置加以舉例說(shuō)明。
[0022]首先把一個(gè)內(nèi)徑為約110毫米、壁厚為約4.5毫米、高度為約180毫米的鑄鐵坩禍置于一個(gè)溫度設(shè)定為300°C的保溫爐中保溫約30分鐘，以讓鑄鐵坩禍的溫度達(dá)到約300°C (鑄鐵坩禍的內(nèi)壁涂有一層薄薄的被覆劑);然后往該坩禍中倒入約3000克的溫度為約635°C的熔融Al-7wt%Si鋁合金，(該Al_7wt%Si鋁合金的液相線(xiàn)溫度為約620°C，固相線(xiàn)溫度為約572°C);然后馬上對(duì)坩禍中的鋁合金進(jìn)行機(jī)械攪拌約20秒，這時(shí)坩禍中已形成均勻的半固態(tài)漿體(機(jī)械攪拌可加快坩禍與倒入其中的鋁合金之間的熱量交換，同時(shí)增加半固態(tài)漿體的均勻性)。用熱電偶測(cè)量這時(shí)的半固態(tài)漿體的溫度，其顯示為約595°C (即漿體含有約35%的固相率)。少量的半固態(tài)漿體被從坩禍中取出并在冷水中淬火；所得到的顯微結(jié)構(gòu)如圖2所示；從圖2可以看出，使用本發(fā)明所揭露的方法生產(chǎn)的半固態(tài)漿體，其初生固體相為球狀晶結(jié)構(gòu)。
[0023]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種生產(chǎn)金屬半固態(tài)漿體的方法，包括以下步驟:提供一容器(I);往所述的容器(1)中加入熔融金屬或合金(3);攪拌所述的容器(I)中的熔融金屬或合金(3)以形成金屬半固態(tài)漿體(2);其特征在于:所述的金屬半固態(tài)漿體(2)中的固體形成是通過(guò)所述的熔融金屬或合金(3)與所述的容器(I)之間的熱量交換來(lái)實(shí)現(xiàn)的；同時(shí)，所述的金屬半固態(tài)漿體(2)中的固體含量也是通過(guò)所述的熔融金屬或合金(3)與所述的容器(I)之間的熱量交換來(lái)控制的。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)金屬半固態(tài)漿體的方法，其特征在于:制作所述的容器(O的材料是石墨材料。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)金屬半固態(tài)漿體的方法，其特征在于:制作所述的容器Cl)的材料是碳化硅陶瓷材料或氮化硅陶瓷材料。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)金屬半固態(tài)漿體的方法，其特征在于:制作所述的容器Cl)的材料是碳化娃結(jié)合氮化娃陶瓷材料。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)金屬半固態(tài)漿體的方法，其特征在于:制作所述的容器(O的材料是鑄鐵材料或鋼質(zhì)材料。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)金屬半固態(tài)漿體的方法，其特征在于:形成的金屬半固態(tài)漿體(2)中固體含量至少為I wt%。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的生產(chǎn)金屬半固態(tài)漿體的方法，其特征在于:形成的金屬半固態(tài)漿體(2)中固體含量至少為10 wt%o8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的生產(chǎn)金屬半固態(tài)漿體的方法，其特征在于:形成的金屬半固態(tài)漿體(2)中固體含量至少為20 wt%o9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)金屬半固態(tài)漿體的方法，其特征在于:形成的金屬半固態(tài)楽體(2)中固體含量不超過(guò)60 wt%o10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的生產(chǎn)金屬半固態(tài)漿體的方法，其特征在于:形成的金屬半固態(tài)漿體(2)中固體含量不超過(guò)50 wt%o
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種生產(chǎn)金屬半固態(tài)漿體的方法，具體步驟如下：提供一容器（1）；往容器（1）中加入熔融金屬或合金（3）；攪拌容器（1）中的熔融金屬或合金以形成金屬半固態(tài)漿體（2）；金屬半固態(tài)漿體（2）中的固體形成主要是通過(guò)熔融金屬或合金（3）與容器（1）之間的熱量（或焓）交換來(lái)實(shí)現(xiàn)的；同時(shí)，金屬半固態(tài)漿體（2）中的固體含量也主要是通過(guò)所述的熔融金屬或合金（3）與所述的容器（1）之間的熱量（或焓）交換來(lái)控制的。本發(fā)明的工藝流程非常簡(jiǎn)單且易于控制；應(yīng)用本發(fā)明的方法，半固態(tài)制漿的生產(chǎn)成本極低，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
【IPC分類(lèi)】B22D1/00
【公開(kāi)號(hào)】CN104889347
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510320439
【發(fā)明人】林榮英, 蔡向陽(yáng)
【申請(qǐng)人】林榮英
【公開(kāi)日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年6月12日