[实用新型]一种气冷多管搅拌制备轻合金半固态浆料的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于半固态金属加工领域，具体涉及一种气冷多管搅拌制备轻合金半固态浆料的装置。

背景技术

20世纪70年代初，美国麻省理工学院M.C.Flemings等研究人员实用新型了半固态金属成形技术，从此，半固态金属浆料的制备和成形引起了世界各国学者的普遍关注和研究。半固态浆料的制备是半固态金属加工技术的基础与关键，据文献“Behaviorofmetalalloysinthesemisolidstate”(M.C.Flemings,MetallTrans,1991,22A:957-981)、“Methodandapparatusforshapingsemisolidmetals”(A.Mitsuru,S.Hiroto,H.Yasunori,etal,EPPatent,0745694A1,1996)、“一种悬挂锥筒式半固态金属浆料制备及输送装置”(康永林，中国专利，200810114097.3,2008)、“半固态金属及合金浆料或坯料的制备方法”(毛卫民，中国专利，200410009296.X,2004)、《金属材料半固态加工理论与技术》(康永林，毛卫民，胡壮麒著，科学出版社，2004)和《金属半固态加工技术》(谢水生，李兴刚，王浩，张莹，冶金工业出版社，2012)报道，获取半固态合金浆料有多种方法，如单螺旋搅拌法、双螺旋搅拌法、电磁搅拌法、气泡搅拌法、低过热度浇注和弱机械搅拌法、紊流效应法、化学晶粒细化法、超声波处理法、喷射沉积法、冷却斜槽法、连续流变转换法、旋转热焓平衡法等。但为了降低半固态金属浆料的制备成本和实现稳定连续可靠的工业化生产，各国学者、研究人员以及工业界仍在不断努力和探索，试图找到新的半固态金属浆料的制备技术。

文献“Semi-solidprocessingofengineeringalloysbyatwin-screwrheo-mouldingprocess.”(S.Ji,Z.FanandM.J.Bevis,MaterSci&Eng,2001,299A:210-217)提出：双螺旋机械搅拌设备主要包括液态镁合金供料机构、双螺旋机械搅拌机构和中央控制机构，液态镁合金一旦进入搅拌系统，一边被双螺旋搅拌杆强烈剪切，一边被冷却到预期的固相分数，当镁合金半固态浆料到达输送阀时，初生固相已经转变为球状颗粒，并均匀分布在低熔点的液相中。但这种双螺旋机械搅拌流变射铸设备仅适合于镁合金的半固态流变成形。在双螺旋机械搅拌设备中，一般不特别设置用于半固态浆料制备的气冷多管搅拌装置来快速冷却熔体和促进熔体形核，只需将过热合金熔体平稳导入双螺旋机械搅拌筒中即可。但该方法的不足之处是双螺旋结构存在螺杆工况差，消耗高，寿命短，仅适合于镁合金半固态浆料的制备，且清理拆卸麻烦的问题。

美国专利US4434837提出了流变铸造法(新MIT法)，又称为“旋转冷却针法”，该技术的核心思想为：将低过热度的合金液浇注到制备坩埚中，利用镀膜的铜棒对合金液进行短时弱机械搅拌，使合金熔体冷却至液相线温度以下，然后移走搅拌铜棒，让半固态合金熔体冷却至预定温度，从而获得较为理想的半固态浆料。在MIT工艺的设备中，不特别设置用于半固态浆料制备的气冷多管搅拌装置，只需将带有冷却作用的镀膜铜棒插入低过热度的熔体中进行短时弱机械搅拌即可。但该方法效率低，不适合制备大容积半固态浆料和难以实现半固态金属浆料的稳定快速制备。

欧洲专利EP0745691A1提出了NewRheocasting技术，简称NRC，其技术路线为：首先将低过热的合金熔体流过一个倾斜板上，形成含有大量初生固相核心的半固态浆料，然后浇入浆料收集坩埚内，通过控制冷却强度使浆料中的初生固相以球形方式成长，再对半固态金属浆料进行温度调整，以获得尽可能均匀的温度场或固相分数，最终获得半固态金属浆料。在NRC工艺设备中，不特别设置用于镁铝等轻合金半固态浆料制备的气冷多管搅拌装置，即不利用气体冷却多搅拌管法来加速冷却和促进熔体形核，只需将过热金属熔体平稳地浇倒倾斜平板(倾斜圆管、或倾斜半圆管)上即可，但该方法容易造成倾斜板表面粘料，需要不断清理，费时费力且浪费合金。