[发明专利]铝合金铸件制备方法

权利要求书

1.一种铝合金铸件制备方法，使用铝合金铸件制备装置，其特征在于：

所述铝合金铸件制备装置包括炉体（19）和基座（12），所述基座（12）固定在所述炉体（19）的底部，所述炉体（19）内的基座（12）上设置有熔炼坩埚（15），所述熔炼坩埚（15）内设置有待加热铝合金原料，所述熔炼坩埚（15）的外侧设置有熔体加热器（13），所述熔炼坩埚（15）上侧的炉体（19）内设置有细化剂提供机构，所述细化剂提供机构用于形成铝合金细化剂，所述细化剂提供机构通过固定杆（5）固定在所述炉体（19）的内壁上；

所述细化剂提供机构包括细化剂母模（4），所述母模内形成有上端开口的细化剂形成腔，所述母模的下侧设置有二次粉化模（11），所述二次粉化模（11）内形成有二次粉化腔（10），所述母模与所述二次粉化模（11）之间固定连接，所述细化剂形成腔内设置有挤压加热模（6），所述挤压加热模（6）内设置有粉末加热器（18），且所述挤压加热模（6）上设置有连通所述细化剂形成腔以及二次粉化腔（10）的挤压丝排出管（6-1），所述加热模上侧的细化剂形成腔内设置有模套（2），所述模套（2）内设置有可加热的冲头组件，所述挤压加热模（6）、模套（2）以及冲头组件之间的空间形成细化剂混合粉末的放置空间；所述冲头组件包括冲头（1），所述冲头（1）内设置有电脉冲器（23），所述电脉冲器（23）的下端设置有引燃电极（22），所述引燃电极（22）的下侧设置有高温压块（21），所述高温压块（21）与细化剂混合粉末（3）直接接触，通过电脉冲器（23）使高温压块（21）升温，然后对细化剂混合粉末（3）进行加热；

所述排出管下侧的二次粉化腔（10）内设置有两个相对设置的二次粉化轮（9），两个二次粉化轮（9）之间的细化剂进入口位于所述排出管的正下方，所述二次粉化轮（9）之间的细化剂排出口下侧的二次粉化模（11）上形成有细化剂喷嘴（11-1），所述细化剂喷嘴（11-1）位于所述坩埚（15）的上方，所述二次粉化腔（10）内设置有粉化轮驱动装置（8），所述驱动装置用于驱动所述粉化轮运动，高压气管（7）的一端位于所述炉体（19）外，高压气管（7）的另一端延伸至所述二次粉化腔（10）内，用于向二次粉化腔（10）内输送惰性气体；

所述方法包括如下步骤：

将纯铝粉末、纯钛粉末及硼氢化钛粉末混合均匀后形成细化剂混合粉末（3），并将其放入挤压加热模（6）、模套（2）以及冲头组件之间的空间形成细化剂混合粉末的放置空间内，其上通过所述冲头组件将细化剂混合粉末（3）压实；所述纯铝粉末、纯钛粉末及硼氢化钛粉末中Al：Ti的摩尔比为3-9：1，Ti：Ti(BH₄)₃的摩尔比为5：1；

将铝合金原料放入炉体（19）下侧的熔炼坩埚（15）中，通过基座（12）将其密封至炉体（19）内部，利用所述坩埚（15）外侧的熔体加热器（13）对铝合金原料进行加热形成铝合金熔体（14）；

启动位于冲头组件内的电脉冲器（23），通过电脉冲器（23）下侧的引燃电极（22）将高温压块（21）给细化剂混合粉末（3）加热，接近高温压块（21）的细化剂混合粉末（3）中的硼氢化钛受热首先分解为纳米及微米尺度的Ti粉末、B粉末及气态氢气，在细化剂混合粉末放置空间内的Ti与B反应形成TiB₂颗粒，在细化剂混合粉末放置空间内的Ti与Al反应形成TiAl₃颗粒，随着自蔓延反应的放热，硼氢化钛不断分解，自蔓延反应不断进行；然后缓慢向下挤压冲头（1），使得含有细小的TiAl₃及TiB₂颗粒的中间合金缓慢通过挤压加热模下侧的挤压丝排出管进入二次粉化模（11）的二次粉化腔（10）内；一部分分解形成的氢气同样通过挤压丝排出管（6-1）进入炉体（18）内部，最终通过排气孔排出炉体（19）；一部分氢气在中间合金中形成气孔存在；自蔓延反应被引燃后启动挤压加热模（6）内的粉末加热器（18）给中间合金预热；

随着冲头（1）向下压细化剂混合粉末（3）使得新形成的中间合金通过挤压丝排出管（6-1）挤压进入二次粉化腔（10）中，并形成丝状，二次粉化腔（10）中的二次粉化轮（9）在粉化轮驱动装置（8）的作用下将丝状中间合金切断为细化剂颗粒（16）；通过一端位于二次粉化腔（10）内，另一端位于所述炉体外的高压气管（7）向二次粉化腔（10）中注入高压惰性气体，细化剂颗粒（16）通过细化剂喷嘴（11-1）射入铝合金熔体（14）中，由于细小的细化剂颗粒（16）内部含有高压情况下形成的氢气孔，这些氢气孔随着细化剂颗粒（16）消熔发生微小爆炸，将TiAl₃及TiB₂颗粒均匀弥散在铝合金熔体（14）中；

待细化剂颗粒射入的量达到铝合金熔体（14）所需量时，停止冲头（1）的运动，同时停止粉末加热器（18）的加热；对炉体（19）抽真空后充入惰性气体或者空气至1个大气压，然后打开基座（12）将熔炼坩埚（15）取出，进行铸件的浇铸成型。