[发明专利]引晶法制备半固态金属浆料及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种引晶法制备半固态金属浆料及其应用。

背景技术

在半固态金属（或合金）成形技术中，具有球状初生相的半固态金属浆料或坯料的制备处于最核心的位置。降低半固态浆料制备成本、缩短工艺流程、在线快速批量制备是该技术产业化研究和关注的焦点。

目前，现有半固态金属浆料的制备方法（包括制浆的专门装置或设备）主要有以下几种：机械搅拌法、电磁搅拌法、倾斜板法、液相线铸造法、化学晶粒细化法、旋转滚筒法、超声波处理法、喷射沉积法、阻尼管法、蛇形通道法、金属熔体混合法等等。这些方法中除了机械搅拌法、电磁搅拌法和倾斜板法比较成熟外，其它方法或生产成本较高、或工艺流程复杂，所以鲜见产业化方面的文献报道。

发明内容

为了克服现有的半固态金属浆料制备方法中存在的生产成本铰高、工艺流程较长、大批量制备又比较困难的问题，本发明提出了一种能够在线快速大批量制备具有各种固相率的半固态金属浆料的方法，即引晶法制备半固态金属浆料的方法，并且可以将此浆料直接流变成形的引晶法制备半固态金属浆料及其应用。

引晶法制备半固态金属浆料，包括以下步骤：

（1）制作引晶：将与所要制备的半固态金属浆料化学成分完全一致并且其微观组织为传统凝固组织的材料制成块状或球状作为引晶，引晶尺寸当量直径为3～30mm，引晶尺寸随着制品重量或半固态金属浆料的重量（kg）增大呈递增趋势；反之，引晶尺寸随着制品重量或半固态金属浆料的重量（kg）减小呈递减趋势；

（2）引晶预处理：针对现场制作的引晶，不需要烘干，根据所要制备的半固态金属浆料的重量直接秤取使用；如果引晶不是现场制作的，生产前还必须将引晶的表面清理干净并在100～150℃范围内烘干；

（3）熔炼金属或合金：将用于制备半固态金属浆料的金属进行熔炼成金属液，并将熔炼的过热度控制在40～50℃范围内，在此温度范围内将金属液依次进行精炼、静置、扒渣和检测含气量，然后根据制备的半固态金属浆料的重量确定金属液的过热度，将熔炼炉内的金属液的过热度在10～50℃范围内保温；

（4）加入引晶：先用取汤坩埚从熔炼炉内取出金属液并称量金属液的重量（kg），然后秤取该步骤中的金属液重量的1～6%的引晶，并将称量的引晶均匀分散地加入到取出的金属液中；

（5）静止降温：将步骤（4）中的金属液静止降温；

（6）倾倒混合：当步骤（5）中得到的金属液通过测温热电偶测定金属液的过热度，当过热度下降到3～8℃时，立即将取汤坩埚中的金属液倒入预先在350～450℃温度下预热的倾倒坩埚中，边倾倒边混合，倾倒完毕后，此时整个坩埚中的金属液就成为半固态金属浆料。

进一步，步骤（1）中同一种尺寸规格的引晶单独摆放或储存，引晶尺寸误差控制在3mm以内。

进一步，所述取汤坩埚和倾倒坩埚采用陶瓷或石墨材料制成。

进一步，所述测温热电偶为镍鉻-镍硅型热电偶。

采用本发明所述方法制备的半固态金属浆料的应用，其特征在于：制备好的半固态金属浆料根据制品结构需要或工艺要求直接输送到流变成形设备进行流变成形，并且半固态金属浆料的固相率控制在5～20%；如果一次制备的量较多，也可以将盛有浆料的倾倒坩埚放到保温炉内恒温保存，保存温度为半固态浆料的成形温度，以分次取料进行流变成形。

本发明的有益效果是：1）引晶法制备半固态金属浆料及流变成形技术特别适用于铝合金和镁合金领域；2）可以在线大批量制备半固态浆料，这种制备方法尤其适用于大批量制备半固态金属浆料，对流变压铸、流变挤压和流变轧制中大型制品具有巨大的优越性和经济价值；3）无需对流变成形设备进行改造，可以将半固态浆料制备与流变成形这两道工艺步骤分离进行，也可以将这两道工艺步骤连成一体化。这种制备方法具有投资少、占用空间少、生产效率高和容易实现产业化的优点。

附图说明

图1是本发明的引晶加入示意图（1代表引晶；2代表取汤坩埚；3代表倾倒坩埚；4代表热电偶）。

图2是本发明的金属液静止降温示意图。

图3是本发明的金属液倾倒示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明

参照附图：

实施例1本发明所述的引晶法制备半固态金属浆料，包括以下步骤：