[发明专利]用于制备镁合金半固态浆料的MgOHCl气溶胶及其用法

说明书

一种用于制备镁合金半固态浆料的MgOHCl气溶胶及其用法，属于金属材料制备领域。MgOHCl气溶胶，包括MgOHCl粉体和气溶胶溶质，MgOHCl粉体占MgOHCl气溶胶的质量分数为82％～88％；气溶胶溶剂为不与镁合金熔体反应的单一或混合气体，包括但不限于惰性气体或镁熔炼常用的保护气体。采用容量法配制MgOHCl气溶胶。将预热到570～590℃的MgOHCl气溶胶导入半固态温度区间的镁合金熔体内部，熔体在气溶胶溶质活性作用下，得到镁合金半固态浆料。该方法基于MgOHCl的特性，将其分散于气溶胶体系，与半固态制浆工艺相结合，形成了小粒径盐气溶胶法制备镁合金半固态浆料，具有工序简单，操作简便，安全可靠，绿色节能等优势。

技术领域

本发明涉及金属材料制备技术领域，具体涉及一种用于制备镁合金半固态浆料的MgOHCl气溶胶及其用法。

背景技术

镁合金是迄今为止综合运用中最轻的金属结构材料，具有密度小、比强度和比刚度高的优点，作为结构材料使用时，可以取得显著的节能减排效果，其广泛使用也是应对全球性能源危机和环境污染的重要手段，但其耐蚀性差，限制了其在很多领域的运用。半固态工艺可使凝固组织的各个固相区被液相区分隔，在保证了镁合金制品的高的比强度和比刚度的同时，使合金的力学性能和耐腐蚀性能也明显提高。

制备半固态浆料是半固态工艺技术核心，即通过人为控制合金的凝固过程，来获得近球形固相颗粒均匀悬浮于液相里的混合浆料。合金组织一般包含球形晶、近球形或等轴晶。目前，半固态浆料制备最常用的方法有以下几种：①机械/电磁/气动搅拌法：采用机械臂等机构伸入浆料中、借助磁场变化产生电磁力的作用来强化半固态浆料的运动、或金属浆料内通入流量足够大的气体引起合金熔体内产生足够的对流等方式，液态金属在凝固过程中产生的枝晶在强搅拌作用下发生破碎，形成近球形晶，最终获得一定的固相分数的浆料；②低过热度倾斜板浇注法：将金属液浇注到与水平线成一定角度倾斜板上，金属在倾斜板向下流动过程中，合金液内部的枝晶在受到一定的剪切作用被打碎，同时合金液在倾斜板上受到在一定程度的冷却作用，获得较低过热度的熔体流入收集装置，再经过适当速度的冷却凝固，凝固过程中长大的初生固相呈球状，均匀分布在低熔点的残余液相中，对收集的金属浆料控温处理，获得尽可能均匀或固相率高的浆料；③低温液相线铸造：近液相线附近温度浇铸时，熔体有适度的过冷度，降低了晶核的临界半径和临界形核功，提高了晶坯形核率，晶核数量增加,使浇温铸造凝固时晶粒得到了细化；④混合浆料法：利用制浆室内熔体分散器的转动所产生的离心力，将大量金属液体均匀分散到低温的制浆室筒壁上，形成向下流动的厚度极小的液膜，利用筒壁的冷却作用，将熔体强制分散，促使整个熔体中发生异质形核，在均匀的温度场条件下以球状方式生长大，制备出晶粒细小的的半固态浆料。⑤异形通道浆料制备法：将过热合金液浇入到各式异形通道中，合金液沿着多次变换方向的通道内壁流动不断改变流动方向，在冲击力的作用下合金熔体受到了一定的剪切和搅拌的作用，使合金浆料内部枝晶破碎，同时向导热性良好的弯曲形的通道内壁迅速传热,。在合适长度的通道中，浆料受到适宜的冷却，最终可获得具有球状初生相的半固态合金浆料。⑥自孕育法：将两种成分完全相同且具有一定质量和不同温度下的合金液相-固相(或半固态、液相)、半固态-半固态(或固相)混合，再将混合的合金熔体倾倒到一定倾斜角度的导流器上进行充分混合的时候，利用形成的紊乱和两个合金液性质(温度、表面张力、组织等)差异，使初生固相呈球状或近球状。

上述方法虽然在实际生产中取得很好的运用效果，但是机械搅拌类制浆方法存在搅拌盲区，且镁合金性质活泼，不适合激烈搅拌，造成搅拌不充分，形核率过低，制备出来的浆料初生相均匀性较差；流动剪切类制浆方法存在熔体与空气接触面积大，氧化夹杂严重，难于保证浆料质量。自孕育法等利用不同浆料物理性质差异的制浆方法工艺复杂，周期长，孕育不够均匀、充分，生产成本高。且大部分半固态浆料生产工艺稳定性差，受外界干扰因素影响大，大规模生产难以保证质量，获得良好的半固态浆料是金属半固态成形的基础和关键，开发新的适合制备镁合金的半固态浆料工艺显的尤为亟需。

气溶胶是一种由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系，又称气体分散体系。其分散相为固体或液体小质点，其大小为0.001～100μm，分散介质为气体。