[发明专利]半固态浆料的制备方法及其制备设备

说明书

技术领域

本发明涉及半固态金属成形领域，具体涉及一种半固态浆料制备方法及其制 备设备。

背景技术

20世纪70年代初发展起来的半固态铸造技术，使传统铸造方式发生了深刻 变化。国内外学者提出了许多半固态金属浆料制备工艺方法，如机械搅拌法、电 磁搅拌法、控制凝固法、应变激活工艺、粉末冶金方法以及其他方法等。目前很 多的半固态金属制浆方法存在：熔体易受污染，能量消耗大；工艺参数不易控制， 铸件质量不稳定等问题。

泰国Songkla大学的Wannasin等提出的气体搅拌的流变成型技术，通过钻 有细小孔洞的石墨棒向合金熔体中通氩气使熔体激冷形核，由气流产生的强烈搅 拌破碎了石墨棒附近的枝晶，而且对流所产生的局部熔体过热使得枝晶部分重熔 并变得圆整。华中科技大学皱莹和张磊等人通过电机带动石墨棒旋转吹气制得了 AZ91D镁合金半固态浆料。王文俊等人在旋转石墨棒的基础上加上了机械振动， 提出气流搅拌机械振动复合法制取半固态浆料的工艺。

上述的气流搅拌法制备浆料具有过程简单，成本低的优势，但气流搅拌法存 在易造成氧化夹杂和熔体污染、并可能堵塞气孔的缺点。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种半固态浆料的制备方法，其 制备流程短、效率高、易于控制，半固态浆料中的晶核分布均匀，生产过程安全； 此外，本发明还提供一种适用于上述制备方法的设备。

为实现本发明的上述目的，本发明一方面提供一种半固态浆料的制备方法， 其包括如下步骤：

利用承载容器承载将要进行半固态处理的金属熔体；

通过将其温度低于所述金属熔体温度的制浆棒的下部置入所述金属熔体内， 使制浆棒周围的金属熔体形成大量的初生固相，以便形成液态金属熔体内分散有 初生固相的半固态浆料；

其中，通过向所述制浆棒持续提供制冷液体，使所述制浆棒温度始终低于所 述金属熔体温度。

其中，向所述制浆棒持续提供制冷液体时，通过摆动所述制浆棒，将所述制 浆棒周围的初生固相均匀分散于液态的金属熔体中，从而形成半固态浆料。

其中，所述制浆棒包括：制浆棒本体；上下并排设置于制浆棒本体上部的进 液口和出液口；设置于制浆棒本体内的用于连通进液口和出液口的通道；其中， 所述制冷液体流过所述通道，用于吸收所述液态的金属熔体释放的热量，使所述 制浆棒温度始终低于所述金属熔体温度。

优选的，所述通道包括：设置于所述制浆棒本体内腔中的第一空腔和第二空 腔，沿制浆棒本体轴向并排延伸；其两端与第一空腔和第二空腔的底端分别连通 的第三空腔；其中，所述第一空腔的顶端与所述进液口相连通，所述第二空腔的 顶端与所述出液口相连通；其中，所述第三空腔设置于所述制浆棒本体的底部。

其中，向所述制浆棒持续提供制冷液体包括如下步骤：

通过供液装置，将其温度超出设定低温值的制冷液体经由所述进液口持续泵 入所述制浆棒的通道；

流过制浆棒通道的制冷液体，吸收所述制浆棒周围的金属熔体散发出的热量 形成受热液体；

受热液体经由所述出液口流动至制冷源处，通过制冷源对受热液体进行降温 处理，以便形成被供液装置泵入所述通道的制冷液体。

其中，所述制冷液体为熔点低、沸点高的金属溶液或金属化合物溶液。

优选的，所述制冷液体为锡溶液或镓溶液或铟溶液或锡合金溶液或镓合金溶 液或铟合金溶液中的任一种。

其中，通过制冷源对受热液体进行降温处理后，还包括对降温后形成的降温 液体的温度进行检测的步骤，以便确定降温液体是否为被供液装置泵入所述通道 的制冷液体。

优选的，对所述降温液体的温度值进行检测包括如下步骤：

通过温度检测元件对所述降温液体的温度进行检测，得到检测温度值；

将检测温度值与预先设定的制冷液体的预设温度范围进行比较；

根据比较结果，判断是否对所述降温液体的温度进行调节。