[发明专利]一种电磁搅拌铸造制备铝基中熵合金的方法

说明书

本发明公开了一种电磁搅拌铸造制备铝基中熵合金的方法，涉及高性能金属材料制造技术领域。本发明包括合金备料、烘模、装料、炉料熔化、铝液精炼、浇铸和脱模。本发明通过电磁场对铸模中的铝合金熔体进行搅拌，电磁场属于非接触式的外部能场，可有效的打碎初生枝晶，显著细化铸态组织、改善合金元素凝固过程中的偏析倾向。提出的铝基中熵合金的电磁搅拌铸造，采用传统液态凝固成形制备得到，其制备工艺流程简单，能够制备较大规格的高品质铸坯，具有良好的应用前景。制备所得的合金材料，晶粒细小、组织均匀，具有潜在的良好塑性加工性能，结合相应的形变和热处理工艺，可制备高强度轻质铝合金材料，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于高性能金属材料制造领域，特别涉及一种电磁搅拌铸造制备铝基中熵合金的方法。

背景技术

铝基中熵合金以其低密度、较高的机械强度、良好的抗腐蚀性能近年来得到快速发展，其在航空航天、轨道交通、水路运输等领域有巨大的应用前景。目前制备铝基中熵合金的方法主要包括机械合金化(MA)、电弧熔炼法(VAM)、激光熔覆法等，这些方法面临的主要难题是成本较高，并且制备的试样尺寸有限，进而难以实现高熵合金材料的规模应用。另一种基于传统铸造成形的制备技术是促进铝基中熵合金材料研发与应用有效途径之一，然而由于这类材料的合金化程度比较高，在传统的铸造成形过程中合金元素的偏析倾向大，凝固组织的均匀性难以得到保证，本发明通过在铝基中熵合金的凝固过程中引入非接触式磁场扰动的方法来调控凝固组织均匀性。电磁铸造在传统铝合金液态成形过程有较多应用，本发明提出将其用于高合金化的铝基中熵合金(合金元素占比超过30wt.％)的液态成形，以提高该类材料的铸坯质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁搅拌铸造制备铝基中熵合金的方法，以解决了现有的问题：制备铝基中熵合金的方法主要包括机械合金化(MA)、电弧熔炼法(VAM)、激光熔覆法等，这些方法面临的主要难题是成本较高，并且制备的试样尺寸有限，进而难以实现该类材料的规模应用。另一种基于传统铸造成形的制备技术是促进铝基中熵合金材料研发与应用有效途径之一，然而由于这类材料的合金化程度比较高，在传统的铸造成形过程中合金元素的偏析倾向大，凝固组织的均匀性难以得到保证。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种电磁搅拌铸造制备铝基中熵合金的方法，包括备料、烘模、装料、炉料熔化、铝液精炼、浇铸和脱模，所述备料包括以下步骤：

步骤一：清洁原材料的表面，去除氧化层；

步骤二：然后烘干，将烘干后的原材料切割成小块，利用电子天平称重备用。

进一步地，所述烘模包括以下步骤：

步骤一：烘烤电磁铸模至200～350℃备用。

进一步地，所述装料包括以下步骤：

步骤一：将低熔点原料先加入到感应加热熔炼炉底部，再将高熔点炉料置于熔炉上层；

步骤二：其中，为减小烧损，原料镁锭待其他炉料全部融化后再加入。

进一步地，所述炉料熔化包括以下步骤：

步骤一：启动加热功能，利用感应加热装置加热至合金完全熔化后充分搅拌熔体，随后在750～780℃温度范围内保温20～30min，确保熔体成分均匀；

步骤二：随后取样进行炉料成分检测，根据检测结果适当调整合金成分。

进一步地，所述铝液精炼包括以下步骤：

步骤一：通过导管将氩气和精炼剂喷吹到铝液中实现净化，调节导气管流量；

步骤二：确保气泡上浮引起的液面波动不大于30mm，喷吹10～20min 后，静置10～20min，扒去表面浮渣。