專利名稱：半固態(tài)金屬漿料的制備和流變成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半固態(tài)金屬槳料的,制備與成型技術(shù)領(lǐng)域，特別提供了一種半固 態(tài)金屬漿料的制備和流變成型方法，適用于半周態(tài)金屬漿料的制備與成型。
技術(shù)背景自從七十年代初期美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)發(fā)明了半固態(tài)金屬成形技術(shù) 以來(lái)，半固態(tài)金屬漿料的制備與成型技術(shù)引起各國(guó)的廣泛關(guān)注和研究。據(jù)文獻(xiàn) "Behavior of metal alloys in the semisolid state" (M C Flemings, Metall Trans,1991,22A:957-981 )、 "Method and apparatus for shaping semisolid metals" (AMitsuru , S Hiroto, H Yasunori, et al, EP Patent, 0745694A1,1996)、 "A novel technique to produce metal slurries for semi-solid metal processing" (J Wannasin， R A Martinez, M C Flemings, [in] Prac o///ze M /W. Co"/ o/iSemz'-So/zW iVoce肌'wg o/y4〃o>\s cmd Cow; os"es, BusairKorea， 2006， p.366陽(yáng)369)、 "Rheocasting processes for semi-solid casting of aluminum alloys" (S P Midson， Die Casting Engineer，2006,50(l):48-51)、"半固態(tài)金屬及合金漿料或坯料的制備 方法"(毛衛(wèi)民，中國(guó)專利，200410009296.X, 2004)和《金屬材料半固態(tài)加 工理論與技術(shù)》(編著康永林，毛衛(wèi)民，胡壯麒，科學(xué)出版社，2004)報(bào)道， 獲得半固態(tài)金屬漿料的方法很多，如機(jī)械攪拌法、電磁攪拌法、應(yīng)變引起的熔 體激活法(strain induced melt activation)、晶粒細(xì)化和重熔法、紊流效應(yīng)法、 單螺旋攪拌法、雙螺旋攪拌法、低過(guò)熱度傾斜板澆注法、低過(guò)熱度澆注和弱電 磁攪拌法、低過(guò)熱度澆注和弱機(jī)械攪拌法、熔體混合法、控制澆注高度法、氣 泡攪拌法等。同樣，上述文獻(xiàn)也提出了許多半固態(tài)金屬漿料的流變成型方法， 如傳統(tǒng)機(jī)械攪拌式流變成型、壓射室制備漿料式流變成型、單螺旋機(jī)械攪拌式 流變成型、雙螺旋機(jī)械攪拌式流變成型、低過(guò)熱度傾斜板澆注式流變成型、低 過(guò)熱度澆注和弱機(jī)械攪拌式流變成型、低過(guò)熱度澆注和弱電磁攪拌式流變成 型、SLC式(Sub-Liquidus Casting)流變成型、CRP式(Continuous Rheoconversion Process)流變成型、SEED式(Swirled Enthalpy Equilibation Device)流變成型、 CSIR式(The Council for Science and industrial Research)流變成型。但為了降低 半固態(tài)金屬漿料的制備與成型成本，世界各國(guó)的學(xué)者、專家和工業(yè)界仍在不斷 努力，試圖提出新的半固態(tài)金屬漿料或坯料的制備技術(shù)。在電磁攪拌制備半固態(tài)金屬漿料方法中，美國(guó)4229210號(hào)和4434837號(hào)專 利要求必須對(duì)金屬熔體進(jìn)行強(qiáng)烈的電磁攪拌，即電磁攪拌的功率很大，攪拌所 產(chǎn)生的剪切速率一般在500~1500S—'。在這樣的剪切速率下，被攪拌金屬液的 旋轉(zhuǎn)速度很高， 一般都超過(guò)500轉(zhuǎn)/分鐘，這時(shí)才能獲得細(xì)小和球狀初晶的半 固態(tài)金屬漿料或坯料，因而坯料的制備成本較高。如果剪切速率小于500S—'， 初晶的形態(tài)變差，多為薔薇狀初晶，而且半固態(tài)金屬漿料或坯料表面的枝晶層 較厚，這種半固態(tài)金屬坯料不適于半固態(tài)觸變成形。美國(guó)專利3902544、 3948650、 3954455號(hào)和文獻(xiàn)"Rheocasting" ( MC Flemings, R G Riek and K P Young, Materials Science and engineering, 1976, 25: 103-117)中都提到,制備半固態(tài)金屬漿料的機(jī)械攪拌方法都采用強(qiáng)烈的機(jī) 械攪拌。機(jī)械攪拌方法利用旋轉(zhuǎn)葉片或攪拌棒將凝固中的初生固相枝晶打碎， 獲得半固態(tài)金屬漿料。在攪拌中，這些機(jī)械攪拌的葉片和攪拌棒的相對(duì)轉(zhuǎn)速 都很高， 一般均在500轉(zhuǎn)/分鐘以上，甚至超過(guò)10000轉(zhuǎn)/分鐘。在如此高的攪 拌速率下，攪拌室和攪拌棒的壽命不長(zhǎng)，容易污染球狀初晶半固態(tài)金屬漿料 或坯料，降低半固態(tài)金屬漿料或坯料的內(nèi)部質(zhì)量。文獻(xiàn)"Semi-solid processing of engineering alloys by a twin-screw rheomolding process." (S Ji, Z Fan and M J Bevis,Mater Sci & Eng, 2001, 299A: 210-217)提出雙螺旋機(jī)械攪拌流變射鑄的設(shè)備主要包括液態(tài)鎂合金供料機(jī) 構(gòu)、雙螺旋機(jī)械攪拌機(jī)構(gòu)、壓射機(jī)構(gòu)和中央控制機(jī)構(gòu)。供料機(jī)構(gòu)能夠保證向 雙螺旋機(jī)械攪拌機(jī)構(gòu)提供溫度合適和數(shù)量合適的液態(tài)鎂合金；液態(tài)鎂合金一 旦進(jìn)入攪拌系統(tǒng)， 一邊被雙螺旋攪拌桶強(qiáng)烈地剪切， 一邊被快速冷卻到預(yù)期 的固相分?jǐn)?shù)；當(dāng)半固態(tài)鎂合金漿料到達(dá)輸送閥時(shí)，初生固相已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙?顆粒，并均勻分布在低熔點(diǎn)的液相中；當(dāng)輸送閥打開(kāi)時(shí)，半固態(tài)鎂合金漿料 進(jìn)入壓射室，被壓入模具型腔，并在模具中完全凝固，最終形成機(jī)械零件。 但這種雙螺旋機(jī)械攪拌流變射鑄設(shè)備僅適合于鎂合金的半固態(tài)流變成型。文獻(xiàn)"液相線鑄造鋁合金2618顯微組織"(劉丹，崔建忠，夏可農(nóng).東北大學(xué) 學(xué)報(bào).1999,20(2):173-176)提出在非攪拌條件下，僅利用控制澆注溫度，也 可以制備半固態(tài)金屬漿料，這種方法被稱為液相線鑄造法，但該方法要求金屬 液的澆注溫度非常接近該金屬液的液相線溫度，即比該液相線溫度高1~5°C， 才能獲得半固態(tài)金屬漿料，這使得大容量金屬液溫度的控制變得十分困難，金 屬液的流動(dòng)性也變差。如果提高金屬液的澆注溫度，初晶的球狀形態(tài)會(huì)惡化， 由液相線澆注時(shí)的球狀轉(zhuǎn)變?yōu)樗N薇狀或枝晶狀，這種半固態(tài)金屬漿料的觸變性 很差，半固態(tài)成形時(shí)的變形不均勻，易出現(xiàn)液固相偏析，不利于金屬的半固態(tài) 成型。中國(guó)專利00109540. 4提出了一種制備半固態(tài)金屬漿料或坯料的方法，即將 低過(guò)度的金屬液直接澆入鑄模或連鑄結(jié)晶器中，同時(shí)對(duì)該過(guò)熱金屬液進(jìn)行弱攪 拌，就可制備出半固態(tài)金屬漿料或坯料，而且該半固態(tài)金屬漿料或坯料純凈， 不會(huì)受到制備裝置的污染，因此該制備方法的設(shè)備投資較低、半固態(tài)金屬槳料 或坯料的制備成本較低，半固態(tài)金屬漿料便于各種流變成型，半固態(tài)金屬坯料 便于各種觸變成型。但該方法在制備半固態(tài)金屬漿料時(shí)還需要專門的電磁攪袢 設(shè)備或機(jī)械攪拌設(shè)備，整體設(shè)備的構(gòu)成復(fù)雜，制備工藝比較麻煩。歐洲專利EP 0745691A l提出了 New Rheocasting技術(shù)，簡(jiǎn)稱NRC。在NRC
技術(shù)中，首先降低澆注金屬液的過(guò)熱度，將金屬液澆注到一個(gè)傾斜平板(或 傾斜圓管、或傾斜半圓管)上，金屬熔體流入收集坩堝，再經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)睦鋮s 凝固，這時(shí)的半固態(tài)金屬熔體中的初生固相就呈球狀，均勻分布在低熔點(diǎn)的 殘余液相中，最后對(duì)收集坩堝中的金屬漿料進(jìn)行溫度調(diào)整，以獲得盡可能均 勻的溫度場(chǎng)或固相分?jǐn)?shù)，最終得到半固態(tài)金屬漿料。但該傾斜板的傾斜角度 較小， 一般在30 60度(傾斜平板與水平方向的夾角)之間，容易粘掛金屬熔體，需要不斷清理，也浪費(fèi)金屬。文獻(xiàn)'"Idra Prince Rheocasting and Squeeze Casting Technology" (J Yueko， Die Casting Engineer, 2002, (4): 20-23)指出:美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)的 Martinez和Flemings等人提出了 一種新的流變成型技術(shù)。該技術(shù)的核心思想是 將低過(guò)熱度的金屬液澆注到制備坩堝中(該坩堝內(nèi)徑尺寸適合壓鑄機(jī)的壓射室 尺寸)，利用鍍膜的銅棒對(duì)坩堝中的金屬液進(jìn)行短時(shí)弱機(jī)械攪拌，使金屬熔體 冷卻到液相線溫度以下，然后移走攪拌銅棒，讓坩堝中的半固態(tài)金屬熔體冷卻 到預(yù)定的溫度或固相分?jǐn)?shù)，就得到了半固態(tài)金屬漿料。將該半固態(tài)金屬漿料進(jìn) 行流變壓鑄或鍛造，就可成型各種零件。但該方法在制備半固態(tài)金屬漿料時(shí)還 需要專門的機(jī)械攪拌設(shè)備，整體設(shè)備的構(gòu)成復(fù)雜，制備工藝比較麻煩。特別需要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，以上各種制備半固態(tài)金屬漿料及流變成型工藝均有自己 的特點(diǎn)，也都存在各自的不足，仍然需要提出新的半固態(tài)金屬滎料的制備與成型 技術(shù)，以便簡(jiǎn)化工藝、降低生產(chǎn)成本。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種半固態(tài)金屬漿料的制備和流變成型方法。實(shí)現(xiàn) 了制備工藝簡(jiǎn)單、投資少、生產(chǎn)成本低，非常適合半固態(tài)金屬漿料及坯料的制 備和流變成型生產(chǎn)。一種半固態(tài)金屬漿料的制備和流變成型方法，其特征是將過(guò)熱金屬液澆入 一個(gè)由傾斜管和垂直管組成的斜直復(fù)合管通道內(nèi)，過(guò)熱金屬液的溫度預(yù)先控制 在其液相線溫度以上0~200°C，過(guò)熱金屬液沿著該斜直復(fù)合管通道的內(nèi)壁向下 流動(dòng)，再流入為相對(duì)磁導(dǎo)率為0.9 1.1的石墨、或陶瓷、或銅合金、或不銹鋼、或不銹鐵的圓柱形或多邊棱柱形的制備坩堝中，該金屬熔體部分凝固后就可以 獲得半固態(tài)金屬漿料；同時(shí)控制該金屬漿料的后續(xù)冷卻速度為l~5(TC/min，使 該半固態(tài)金屬漿料達(dá)到預(yù)定的0.2~0.7的固相分?jǐn)?shù)或該預(yù)定固相分?jǐn)?shù)所對(duì)應(yīng)的 金屬漿料溫度；最終使該半固態(tài)金屬槳料的溫度場(chǎng)均勻，該半固態(tài)金屬漿料的 邊緣和心部的溫度差為士1 5'C，然后將該固相分?jǐn)?shù)或該固相分?jǐn)?shù)相對(duì)應(yīng)溫度 的半固態(tài)金屬漿料直接送至壓鑄機(jī)、或擠壓鑄造機(jī)、或鍛造機(jī)成型?；蚴沽鬟^(guò) 該斜直復(fù)合管通道的金屬熔體不再流入制備坩堝，而是直接流入壓鑄機(jī)、或擠 壓鑄造機(jī)的壓射室內(nèi)、或鍛造機(jī)的鍛模內(nèi)，再流變壓鑄成型、或流變擠壓鑄造 成型、或流變鍛造成形。該金屬熔體流入該制備坩堝后，可進(jìn)一步完全凝固， 可獲得該半固態(tài)金屬的坯料；或該金屬液流過(guò)斜直復(fù)合管通道后再流入連鑄結(jié) 晶器，連續(xù)鑄造出該半固態(tài)金屬的坯料，該坯料可作為半固態(tài)觸變成形的原始 坯料。該斜直復(fù)合管通道的傾斜管段的高度為0~300mm，傾斜管段內(nèi)壁與地平 面垂直線的夾角為0-60度；斜直復(fù)合管通道的垂直管段的高度為50~1000mm; 斜直復(fù)合管通道的內(nèi)徑為5~50mm;斜直復(fù)合管通道的材質(zhì)為相對(duì)磁導(dǎo)率為 0.9 1.1的石墨、或陶瓷、或銅合金、或不銹鋼、或不銹鐵；斜直復(fù)合管通道 的內(nèi)壁可以涂刷陶瓷涂料襯里，該陶瓷涂料襯里的厚度為0.2 2mm;在澆注過(guò) 熱金屬液時(shí)，斜直復(fù)合管通道的溫度低于該金屬液的固相線溫度；斜直復(fù)合管 通道可以被預(yù)熱或強(qiáng)制冷卻，其預(yù)熱可以采用電阻絲加熱方式、或電磁感應(yīng)加 熱方式、或氣體加熱方式，其強(qiáng)制冷卻可以采用循環(huán)水冷卻、或氣流冷卻、或含 鹽水冷卻、或機(jī)油冷卻。在澆注金屬液之后，將該制備坩堝和該制備坩堝中的半固態(tài)金屬槳料一起 移入溫度控制器中。該溫度控制器中設(shè)有加熱元件和冷卻元件，可以控制半固 態(tài)金屬漿料的后續(xù)冷卻速度或溫度場(chǎng)，使該半固態(tài)金屬漿料達(dá)到預(yù)定的0.2-0.7 的固相分?jǐn)?shù)或該預(yù)定固相分?jǐn)?shù)所對(duì)應(yīng)的金屬漿料溫度。該半固態(tài)金屬漿料的后 續(xù)冷卻速度為l~50°C/min;最終使該半固態(tài)金屬漿料的溫度場(chǎng)均勻，該半固態(tài) 金屬漿料的邊緣和心部的溫度差為土1 5'C;該溫度控制器中的加熱元件通過(guò) 其產(chǎn)生的電阻熱、或電磁感應(yīng)熱來(lái)控制半固態(tài)金屬漿料的后續(xù)冷卻或溫度場(chǎng)； 該溫度控制器中的冷卻元件通以室溫空氣或室溫氬氣、或SF6與空氣、或SF6與C02 氣體的混合物，或通以自來(lái)水或機(jī)油冷卻液體，以此來(lái)控制半固態(tài)金屬漿料的后 續(xù)冷卻或溫度場(chǎng)。在制備坩堝和斜直復(fù)合管通道中，可以通入保護(hù)氣體來(lái)避免或減少金屬液 的氧化；該保護(hù)氣體可以是氬氣、或氮?dú)?、氦氣或SFs與空氣、或SF6與C02氣 體的混合物。金屬熔體流入制備坩堝后，可進(jìn)一步完全凝固，可獲得半固態(tài)金屬的坯料； 或該金屬液流過(guò)斜直復(fù)合管通道內(nèi)壁后再直接流入連鑄結(jié)晶器，連續(xù)鑄造出半 固態(tài)金屬的坯料。該坯料可作為半固態(tài)觸變成型的原始坯料。上述半固態(tài)金屬是指成分低于最大固溶度的鋁合金、或亞共晶鋁合金、或過(guò)共 晶鋁合金；或鎂合金、或亞共晶鎂合金；或者半固態(tài)金屬是過(guò)共晶鋅合金、或成分高 于最大固溶度的鋅合金。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于控制金屬液的過(guò)熱度為0~200°C，將該過(guò)熱金屬液澆 入到斜直復(fù)合管通道中(斜直復(fù)合管通道的溫度低于該過(guò)熱金屬液的固相線溫 度)，過(guò)熱金屬液沿著斜直復(fù)合管通道的內(nèi)壁向下流動(dòng)，再流入為相對(duì)磁導(dǎo)率 為0.9 U的石墨、或陶瓷、或銅合金、或不銹鋼、或不銹鐵的圓柱形或多邊 棱柱形的制備坩堝中，這種方法不僅消除了單一傾斜板(或傾斜管、或傾斜半
圓管)澆注的難度，不易粘掛金屬熔體，而且垂直管段能大幅度地提高金屬的 流動(dòng)性，可以對(duì)制備坩堝里的熔體造成較強(qiáng)烈的攪拌，因此不必采用復(fù)雜的電 磁攪拌或機(jī)械攪拌裝備，這大大減少了制備能耗，簡(jiǎn)化了半固態(tài)金屬漿料的制 備過(guò)程，同樣可獲得優(yōu)良的半固態(tài)金屬漿料，明顯降低了半固態(tài)金屬漿料的制 備成本。這些半固態(tài)金屬漿料經(jīng)過(guò)后續(xù)冷卻或控制溫度場(chǎng)，使該半固態(tài)金屬漿 料達(dá)到預(yù)定的0.2~0.7的固相分?jǐn)?shù)或該預(yù)定固相分?jǐn)?shù)相對(duì)應(yīng)的溫度，將達(dá)到該 預(yù)定固相分?jǐn)?shù)或溫度的半固態(tài)金屬漿料送入壓鑄機(jī)或擠壓鑄造機(jī)或鍛造機(jī)的 壓射室內(nèi)，進(jìn)行流變壓鑄、或流變擠壓鑄造、或流變鍛造成型?；蛘?，使流過(guò) 斜直復(fù)合管通道的金屬熔體不再流入制備坩堝，而是直接流入壓鑄機(jī)或擠壓鑄 造機(jī)或鍛造機(jī)的壓射室內(nèi)，直接進(jìn)行流變壓鑄成型、或流變擠壓鑄造成型、或 流變鍛造成型。該流變壓鑄成型、或該流變擠壓鑄造成型、或該流變鍛造成型 大大縮短了半固態(tài)金屬的觸變成型工藝流程，也大幅度減少了設(shè)備投資,最終 降低了半固態(tài)金屬成型件的生產(chǎn)成本。本發(fā)明的制備半固態(tài)金屬漿料工藝是一 坩堝一坩堝的制備，半固態(tài)金屬漿料的輸送很容易實(shí)現(xiàn)，漿料的液相分?jǐn)?shù)還可 以控制的較高，便于成形非常復(fù)雜的零件毛坯，而常規(guī)半固態(tài)金屬觸變成型坯 料的液相分?jǐn)?shù)不能控制太高，成型非常復(fù)雜零件時(shí)比較困難，否則坯料的搬運(yùn) 難以實(shí)現(xiàn)工藝操作。本發(fā)明的工藝使半固態(tài)金屬漿料流變成型后的澆注系統(tǒng)、 廢品將直接在本車間回用，降低半固態(tài)金屬流變成型的生產(chǎn)成本，而常規(guī)半固 態(tài)金屬坯料觸變成型后的澆注系統(tǒng)、廢品必須返回到坯料制備車間或坯料供應(yīng)者的生產(chǎn)廠，增加了半固態(tài)金屬觸變成型的生產(chǎn)成本。


圖1是本發(fā)明制備的半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料的淬火組織，淺色區(qū)域?yàn)?球狀初生a-AI，深色區(qū)域?yàn)槟痰墓簿б后w。圖2是本發(fā)明的控制冷卻后的半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料的淬火組織，淺 色區(qū)域?yàn)榍驙畛跎鷒c-Al，深色區(qū)域?yàn)槟痰墓簿б后w。圖3是本發(fā)明制備的半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料的淬火組織，淺色區(qū)域?yàn)?球狀初生cc-Al，深色區(qū)域?yàn)槟痰墓簿б后w。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1、利用電阻熔化爐產(chǎn)生過(guò)熱度為15°C (即澆注溫度為630°C)的 ZL101A鋁合金液，斜直復(fù)合管通道的斜管段的高度為10mm，傾斜管段內(nèi)壁 與地平面垂直線的夾角為5度；斜直復(fù)合管通道的垂直管段的高度為100mm， 斜直復(fù)合管通道的內(nèi)徑為15mm，該斜直復(fù)合管通道的材質(zhì)為石墨。將過(guò)熱15 'C的ZL101A鋁合金液直接澆入到該斜直復(fù)合管通道內(nèi)，并沿著該斜直復(fù)合管 通道的內(nèi)壁流入奧氏體型不銹鋼質(zhì)的圓柱形制備坩堝中，當(dāng)ZL101A鋁合金液 部分凝固時(shí)，即可得到半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料；將該制備坩堝連同其中的 半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料移至溫度控制器中，該溫度控制器由1000Hz的中 頻電磁感應(yīng)圈構(gòu)成，控制其功率以使該制備坩堝連同其中的半固態(tài)ZL101A鋁 合金漿料進(jìn)一步的冷卻或控制漿料的溫度場(chǎng)，冷卻速度為5°C/min,將該半固 態(tài)ZL101A鋁合金的固相分?jǐn)?shù)控制在預(yù)定的范圍，即0.2-0.7或?qū)⒃摪牍虘B(tài) ZL101A鋁合金漿料溫度控制在580~600°C;在該漿料冷卻或控制溫度場(chǎng)的過(guò) 程中，該半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料的邊緣和心部的溫度差小于土3'C;至此， 適合半固態(tài)流變壓鑄的半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料就制備完畢。將該預(yù)定固相 分?jǐn)?shù)0.2-0.7或預(yù)定溫度580 600。C的半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料倒入一冷室臥 式壓鑄機(jī)的壓室，再壓射成型；該壓鑄機(jī)的壓室預(yù)熱溫度為250°C，該壓鑄型 的預(yù)熱溫度為200°C;當(dāng)持壓5 8秒(此時(shí)該壓鑄型中的半固態(tài)ZL101A鋁合金 漿料完全凝固)時(shí)，可開(kāi)型取出該壓鑄件，就完成了一次ZL101A鋁合金的流 變壓鑄過(guò)程。實(shí)施例2、利用電阻熔化爐產(chǎn)生過(guò)熱度為15°C (即澆注溫度為630°C)的 ZL101A鋁合金液，斜直復(fù)合管通道的斜管段的高度為50mm，傾斜管段內(nèi)壁 與地平面垂直線的夾角為10度；斜直復(fù)合管通道的垂直管段的高度為50mm, 斜直復(fù)合管通道的內(nèi)徑為20mm，該斜直復(fù)合管通道的材質(zhì)為石墨。將過(guò)熱15 'C的ZL101A鋁合金液直接澆入到該斜直復(fù)合管通道內(nèi)，并沿著該斜直復(fù)合管 通道的內(nèi)壁流入奧氏體型不銹鋼質(zhì)的圓柱形制備坩堝中，當(dāng)ZL101A鋁合金液 部分凝固時(shí)，即可得到半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料，其組織如圖l所示；將該 制備塒堝連同其中的半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料移至溫度控制器中，該溫度控 制器由1000Hz的中頻電磁感應(yīng)圈構(gòu)成，控制其功率以使該制備坩堝連同其中 的半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料進(jìn)一步的冷卻或控制漿料的溫度場(chǎng)，冷卻速度為 5'C/min，將該半固態(tài)ZL101A鋁合金的固相分?jǐn)?shù)控制在預(yù)定的范圍，即0.2~0.7 或?qū)⒃摪牍虘B(tài)ZL101A鋁合金漿料溫度控制在5S0 600'C，其組織如圖2所示； 在該漿料冷卻或控制溫度場(chǎng)的過(guò)程中，該半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料的邊緣和 心部的溫度差小于土3'C;至此，適合半固態(tài)流變壓鑄的半固態(tài)ZL101A鋁合 金漿料就制備完畢。將該預(yù)定固相分?jǐn)?shù)0.2-0.7或預(yù)定溫度580 60(TC的半固 態(tài)ZL101A鋁合金漿料倒入一冷室壓鑄機(jī)的壓室，再壓射成型；該壓鑄機(jī)的壓 室預(yù)熱溫度為250。C，該壓鑄型的預(yù)熱溫度為200°C;當(dāng)持壓5 8秒(此時(shí)該壓 鑄型中的半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料完全凝固)時(shí)，可開(kāi)型取出該壓鑄件，就 完成了一次ZU01A鋁合金的流變壓鑄過(guò)程。實(shí)施例3、利用電阻熔化爐產(chǎn)生過(guò)熱度為85°C (即澆注溫度為700'C)的 ZL101A鋁合金液，斜直復(fù)合管通道的斜管段的高度為200mm，傾斜管段內(nèi)壁 與地平面垂直線的夾角為30度；斜直復(fù)合管通道的垂直管段的高度為200mm， 斜直復(fù)合管通道的內(nèi)徑為30mm，該斜直復(fù)合管通道的材質(zhì)為石墨；在澆注該 ZL101A鋁合金液過(guò)程中，利用外鑲的冷卻水套冷卻該斜直復(fù)合管通道。將過(guò) 熱85'C的ZL101A鋁合金液直接澆入到斜直復(fù)合管通道內(nèi)，并沿著該斜直復(fù)合
管通道的內(nèi)壁流入的圓柱形石墨制備坩堝中，當(dāng)ZL101A鋁合金液部分凝固時(shí)， 即可得到半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料；將該制備坩堝連同其中的半固態(tài)ZL101A 鋁合金漿料移至溫度控制器中，該溫度控制器由1000Hz的中頻電磁感應(yīng)圈構(gòu) 成，控制其功率以使該制備坩堝連同其中的半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料進(jìn)一步 的冷卻或控制漿料的溫度場(chǎng)，冷卻速度為5°C/min，將該半固態(tài)ZL101A鋁合 金的固相分?jǐn)?shù)控制在預(yù)定的范圍，即0.2-0.7或?qū)⒃摪牍虘B(tài)ZL101A鋁合金漿 料溫度控制在580~60(TC,其組織與圖2類似；在該漿料冷卻或控制溫度場(chǎng)的 過(guò)程中，該半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料的邊緣和心部的溫度差小于士3t:;至 此，適合半固態(tài)流變壓鑄的半固態(tài)ZL101A鋁合金槳料就制備完畢。將該預(yù)定 固相分?jǐn)?shù)0.2-0.7或預(yù)定溫度580 600。C的半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料倒入一冷 室臥式壓鑄機(jī)的壓室，再壓射成型；該壓鑄機(jī)的壓室預(yù)熱溫度為250°C，該壓 鑄型的預(yù)熱溫度為200°C;當(dāng)持壓5 8秒(此時(shí)該壓鑄型中的半固態(tài)ZL101A鋁 合金漿料完全凝固)時(shí)，可開(kāi)型取出該壓鑄件，就完成了一次ZL101A鋁合金 的流變壓鑄過(guò)程。實(shí)施例4、利用電阻熔化爐產(chǎn)生過(guò)熱度為200'C (即澆注溫度為815'C)的 ZL101A鋁合金液，斜直復(fù)合管通道的斜管段的高度為300mm，傾斜管段內(nèi)壁 與地平面垂直線的夾角為60度；斜直復(fù)合管通道的垂直管段的高度為 lOOOmm，斜直復(fù)合管通道的內(nèi)徑為50mm，該斜直復(fù)合管通道的材質(zhì)為石墨； 在澆注該ZL101A鋁合金液過(guò)程中，利用外鑲的冷卻水套冷卻該斜直復(fù)合管通 道，并向該斜直復(fù)合管通道內(nèi)吹入保護(hù)氬氣，氬氣的流量為每分鐘3升。將過(guò) 熱200'C的ZL101A鋁合金液直接澆入到該斜直復(fù)合管通道內(nèi)，并沿著該斜直 復(fù)合管通道的內(nèi)壁流入奧氏體型不銹鋼質(zhì)的圓柱形制備坩堝中，當(dāng)ZL101A鋁 合金液部分凝固時(shí)，即可得到半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料；將該制備坩堝連同 其中的半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料移至溫度控制器中，該溫度控制器由lOOOHz 的中頻電磁感應(yīng)圈構(gòu)成，控制其功率以使該制備坩堝連同其中的半固態(tài) ZL101A鋁合金漿料進(jìn)一步的冷卻或控制漿料的溫度場(chǎng)，冷卻速度為5°C/min， 將該半固態(tài)ZL101A鋁合金的固相分?jǐn)?shù)控制在預(yù)定的范圍，即0.2-0.7或?qū)⒃?半固態(tài)ZLIOIA鋁合金漿料溫度控制在580~600°C，其組織與圖2類似；在該 漿料冷卻或控制溫度場(chǎng)的過(guò)程中，該半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料的邊緣和心部 的溫度差小于土3'C;至此，適合半固態(tài)流變壓鑄的半固態(tài)ZL101.A鋁合金漿 料就制備完畢。將該預(yù)定固相分?jǐn)?shù)0.2-0.7或預(yù)定溫度580 60(TC的半固態(tài) ZL101A鋁合金漿料倒入一冷室臥式壓鑄機(jī)的壓室，再壓射成型；該壓鑄機(jī)的 壓室預(yù)熱溫度為250°C,該壓鑄型的預(yù)熱溫度為200°C;當(dāng)持壓5 8秒(此時(shí)該 壓鑄型中的半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料完全凝固)時(shí)，可幵型取出該壓鑄件， 就完成了一次ZL101A鋁合金的流變壓鑄過(guò)程。實(shí)施例5、利用電阻熔化爐產(chǎn)生過(guò)熱度為45'C (即澆注溫度為660°C)的
ZL101A鋁合金液，斜直復(fù)合管通道的斜管段的高度為100mm，傾斜管段內(nèi)壁 與地平面垂直線的夾角為30度；斜直復(fù)合管通道的垂直管段的高度為250mm, 斜直復(fù)合管通道的內(nèi)徑為25mm，該斜直復(fù)合管通道的材質(zhì)為銅合金，通道內(nèi) 表面涂刷一層0.5mm厚的鋯英粉涂料。將過(guò)熱45'C的該ZL101A鋁合金液直 接澆入到該斜直復(fù)合管通道內(nèi)，并沿著該斜直復(fù)合管通道的內(nèi)壁流入奧氏體型 不銹鋼質(zhì)的圓柱形制備坩堝中，當(dāng)ZL101A鋁合金液部分凝固時(shí)，即可得到半 固態(tài)ZL101A鋁合金漿料；將該制備坩堝連同其中的半固態(tài)ZL101A鋁合金漿 料移至溫度控制器中，該溫度控制器由1000Hz的中頻電磁感應(yīng)圈構(gòu)成，控制 其功率以使該制備坩堝連同其中的半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料進(jìn)一步的冷卻或 控制漿料的溫度場(chǎng)，冷卻速度為5'C/min，將該半固態(tài)ZL101A鋁合金的固相 分?jǐn)?shù)控制在預(yù)定的范圍，即0.2-0.7或?qū)⒃摪牍虘B(tài)ZL101A鋁合金漿料溫度控 制在580 60(TC，其組織與圖2類似；在該漿料冷卻或控制溫度場(chǎng)的過(guò)程中， 該半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料的邊緣和心部的溫度差小于士3'C;至此，適合半 固態(tài)流變壓鑄的半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料就制備完畢。將該預(yù)定固相分?jǐn)?shù) 0.2~0.7或預(yù)定溫度580 600。C的半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料倒入一冷室立式壓 鑄機(jī)的壓室，再壓射成型；該壓鑄機(jī)的壓室預(yù)熱溫度為250°C，該壓鑄型的預(yù) 熱溫度為200°C;當(dāng)持壓5 8秒(此時(shí)該壓鑄型中的半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料 完全凝固)時(shí)，可開(kāi)型取出該壓鑄件，就完成了一次ZL01A鋁合金的流變壓 鑄過(guò)程。實(shí)施例6、利用電阻熔化爐產(chǎn)生過(guò)熱度為45°C (即澆注溫度為695°C)的 ZL117鋁合金液，斜直復(fù)合管通道的斜管段的高度為100mm，傾斜管段內(nèi)壁與 地平面垂直線的夾角為30度；斜直復(fù)合管通道的垂直管段的高度為300mm， 斜直復(fù)合管通道的內(nèi)徑為25mm，該斜直復(fù)合管通道的材質(zhì)為石墨。在澆注該 ZL117鋁合金液之前，利用纏繞在斜直復(fù)合管通道外壁的電阻絲預(yù)熱該斜直復(fù) 合管通道，使其溫度保持在200'C。將過(guò)熱45"C的該ZL117鋁合金液直接澆入 到該斜直復(fù)合管通道內(nèi)，并沿著該斜直復(fù)合管通道的內(nèi)壁流入奧氏體型不銹鋼 質(zhì)的圓柱形制備坩堝中，當(dāng)ZL117鋁合金液部分凝固時(shí)，即可得到半固態(tài)ZL117 鋁合金漿料；將該制備坩堝連同其中的半固態(tài)ZL117鋁合金漿料移至溫度控制 器中，該溫度控制器由1000Hz的中頻電磁感應(yīng)圈構(gòu)成，控制其功率以使該制 備坩堝連同其中的半固態(tài)ZL117鋁合金漿料進(jìn)一步的冷卻或控制漿料的溫度 場(chǎng)，冷卻速度為5°C/rnin，將該半固態(tài)ZL117鋁合金的固相分?jǐn)?shù)控制在預(yù)定的 范圍，即0.2~0.6或?qū)⒃摪牍虘B(tài)ZL117鋁合金漿料溫度控制在580~590°C;在 該槳料冷卻或控制溫度場(chǎng)的過(guò)程中，該半固態(tài)ZL117鋁合金漿料的邊緣和心部 的溫度差小于士3"C;至此，適合半固態(tài)流變壓鑄的半固態(tài)ZL117鋁合金漿料就 制備完畢。將該預(yù)定固相分?jǐn)?shù)0.2~0.6或預(yù)定溫度580 59(TC的半固態(tài)ZL117 鋁合金漿料倒入一冷室臥式壓鑄機(jī)的壓室，再壓射成型；該壓鑄機(jī)的壓室預(yù)熱
溫度為250。C，該壓鑄型的預(yù)熱溫度為200°C;當(dāng)持壓5 8秒(此時(shí)該壓鑄型中 的半固態(tài)ZL117鋁合金漿料完全凝固)時(shí)，可開(kāi)型取出該壓鑄件，就完成了一 次ZL117鋁合金的流變壓鑄過(guò)程。實(shí)施例7、利用電阻熔化爐產(chǎn)生過(guò)熱度為45°C (即澆注溫度為683°C)的 2024鋁合金液，斜直復(fù)合管通道的斜管段的高度為100mm，傾斜管段內(nèi)壁與 地平面垂直線的夾角為30度；斜直復(fù)合管通道的垂直管段的高度為250mm， 斜直復(fù)合管通道的內(nèi)徑為20mm，該斜直復(fù)合管通道的材質(zhì)為銅合金，通道內(nèi) 表面涂刷一層0.5mm厚的鋯英粉涂料。將該過(guò)熱45°C的2024鋁合金液直接澆 入到該斜直復(fù)合管通道內(nèi)，并沿著該斜直復(fù)合管通道的內(nèi)壁流入奧氏體型不銹 鋼質(zhì)的圓柱形制備坩堝中，當(dāng)2024鋁合金液部分凝固時(shí)，即可得到半固態(tài)2024 鋁合金漿料；將該制備坩堝連同其中的半固態(tài)2024鋁合金漿料移至溫度控制 器中，該溫度控制器由1000Hz的中頻電磁感應(yīng)圈構(gòu)成，控制其功率以使該制 備坩堝連同其中的半固態(tài)2024鋁合金漿料進(jìn)一步的冷卻或控制漿料的溫度場(chǎng)， 冷卻速度為rC/min，將該半固態(tài)2024鋁合金的固相分?jǐn)?shù)控制在預(yù)定的范圍， 即0.2~0.7或?qū)⒃摪牍虘B(tài)2024鋁合金漿料溫度控制在540~610°C,其組織與圖 2類似；在該漿料冷卻或控制溫度場(chǎng)的過(guò)程中，該半固態(tài)2024鋁合金漿料的邊 緣和心部的溫度差小于士rC;至此，適合半固態(tài)流變壓鑄的半固態(tài)2024鋁合 金漿料就制備完畢。將該預(yù)定固相分?jǐn)?shù)0.2~0.7或預(yù)定溫度540 610'C的半固 態(tài)2024鋁合金漿料倒入一冷室臥式壓鑄機(jī)的壓室，再壓射成型；該壓鑄機(jī)的 壓室預(yù)熱溫度為250°C，該壓鑄型的預(yù)熱溫度為200°C;當(dāng)持壓5 8秒(此時(shí)該 壓鑄型中的半固態(tài)2024鋁合金漿料完全凝固)時(shí)，可開(kāi)型取出該壓鑄件，就 完成了一次2024鋁合金的流變壓鑄過(guò)程。實(shí)施例8、利用電阻熔化爐產(chǎn)生過(guò)熱度為45°C (即澆注溫度為660°C)的 ZL101A鋁合金液，斜直復(fù)合管通道的斜管段的高度為100mm，傾斜管段內(nèi)壁 與地平面垂直線的夾角為30度;斜直復(fù)合管通道的垂直管段的高度為250mm, 斜直復(fù)合管通道的內(nèi)徑為20mm，該斜直復(fù)合管通道的材質(zhì)為石墨。將過(guò)熱該 45t:的ZL101A鋁合金液直接澆入到該斜直復(fù)合管通道內(nèi)，并沿著該斜直復(fù)合 管通道的內(nèi)壁流入奧氏體型不銹鋼質(zhì)的圓柱形制備坩堝中，當(dāng)ZL101A鋁合金 液部分凝固時(shí)，即可得半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料；將該制備坩堝連同其中的 半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料移至溫度控制器中，該溫度控制器由1000Hz的中 頻電磁感應(yīng)圈構(gòu)成，控制其功率以使該制備坩堝連同其中的半固態(tài)ZL101A鋁 合金漿料進(jìn)一步的冷卻或控制漿料的溫度場(chǎng)，冷卻速度為5'C/min，將該半固 態(tài)ZL101A鋁合金的固相分?jǐn)?shù)控制在預(yù)定的范圍，即0.2-0.7或?qū)⒃摪牍虘B(tài) ZL101A鋁合金漿料溫度控制在580~600°C，其組織與圖2類似；在該漿料冷 卻或控制溫度場(chǎng)的過(guò)程中，該半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料的邊緣和心部的溫度 差小于士3'C;至此，適合半固態(tài)流流變鍛造的半固態(tài)ZL101A鋁合金漿料就制
備完畢。將該預(yù)定固相分?jǐn)?shù)0.2 0.7或預(yù)定溫度580 60(TC的半固態(tài)ZL101A鋁 合金漿料倒入一鍛造機(jī)的壓室內(nèi)，再鍛造成型；該鍛造機(jī)的壓室預(yù)熱溫度為250 'C，該鍛模的預(yù)熱溫度為200'C;當(dāng)持壓5 8秒(此時(shí)該鍛模中的半固態(tài)ZL101A 鋁合金漿料完全凝固)時(shí)，開(kāi)模取出該鍛件，就完成了一次半固態(tài)ZL101A鋁 合金的流變鍛造過(guò)程。實(shí)施例9、在1%的SF6的氣體保護(hù)下，利用電阻熔化爐產(chǎn)生過(guò)熱度為45°C(即澆注溫度為640°C)的AZ91D鎂合金液，斜直復(fù)合管通道的斜管段的高度 為100mm，傾斜管段內(nèi)壁與地平面垂直線的夾角為30度；斜直復(fù)合管通道的 垂直管段的高度為250mm，斜直復(fù)合管通道的內(nèi)徑為20mm，該斜直復(fù)合管通 道的材質(zhì)為石墨；在澆注該AZ91D鎂合金液過(guò)程中，向該斜直復(fù)合管通道內(nèi) 吹入1%的SFs保護(hù)氣體，SFs氣體的流量為每分鐘0.03升。將該過(guò)熱45'C的 AZ91D鎂合金液直接澆入到該斜直復(fù)合管通道內(nèi)，并沿著該斜直復(fù)合管通道的 內(nèi)壁流入SiC陶瓷質(zhì)的圓柱形制備坩堝中，當(dāng)AZ91D鎂合金液部分凝固時(shí)， 即可得到半固態(tài)AZ91D鎂合金漿料；將該制備坩堝連同其中的半固態(tài)AZ91D 鎂合金漿料移至溫度控制器中，該溫度控制器由1000Hz的中頻電磁感應(yīng)圈構(gòu) 成，控制其功率以使該制備坩堝連同其中的半固態(tài)AZ91D鎂合金漿料進(jìn)一步 的冷卻或控制漿料的溫度場(chǎng)，冷卻速度為5'C/min,將該半固態(tài)AZ91D鎂合金 的固相分?jǐn)?shù)控制在預(yù)定的范圍，即0.2-0.7或?qū)⒃摪牍虘B(tài)AZ91D鎂合金漿料溫 度控制在495~558°C;在該漿料冷卻或控制溫度場(chǎng)的過(guò)程中，該半固態(tài)AZ91D 鎂合金漿料的邊緣和心部的溫度差小于士3'C;至此，適合半固態(tài)流變壓鑄的半 固態(tài)AZ91D鎂合金漿料就制備完畢。將該預(yù)定固相分?jǐn)?shù)0.2~0.7或預(yù)定溫度 495 558t:的半固態(tài)AZ91D鎂合金漿料倒入一冷室臥式壓鑄機(jī)的壓室，再壓射 成型；該壓鑄機(jī)的壓室預(yù)熱溫度為300°C，該壓鑄型的預(yù)熱溫度為250°C;當(dāng) 持壓3 6秒(此時(shí)該壓鑄型中的半固態(tài)AZ91D鎂合金漿料完全凝固)時(shí)，可開(kāi) 型取出該壓鑄件，就完成了一次AZ91D鎂合金的流變壓鑄過(guò)程。實(shí)施例10、在1%的SF6的氣體保護(hù)下，利用電阻熔化爐產(chǎn)生過(guò)熱度為45°C(即澆注溫度為685°C)的Mg-2.5w%Nd-0.7v^%Zr鎂合金液，斜直復(fù)合管通 道的斜管段的高度為lOOmm，傾斜管段內(nèi)壁與地平面垂直線的夾角為30度； 斜直復(fù)合管通道的垂直管段的高度為250mm，斜直復(fù)合管通道的內(nèi)徑為20mm， 該斜直復(fù)合管通道的材質(zhì)為無(wú)鎳鋼；在澆注該Mg-2.5v^%Nd-0.7W%Zr鎂合金 液過(guò)程中，向該斜直復(fù)合管通道內(nèi)吹入1%的SF6保護(hù)氣體，SF6氣體的流量為 每分鐘0.03升。將該過(guò)熱45。C的Mg-2.5W%Nd-0.7W%Zr鎂合金液直接澆入到 該斜直復(fù)合管通道內(nèi)，并沿著該斜直復(fù)合管通道的內(nèi)壁流入無(wú)鎳鋼質(zhì)的圓柱形 制備坩堝中，當(dāng)Mg-2.5wr%Nd-0.7wr%Zr鎂合金液部分凝固時(shí)，即可得到半固 態(tài)Mg-2.5w%Nd-0.7w%Zr鎂合金漿料；將該制備坩堝連同其中的半固態(tài) Mg-2.5M%Nd-0.7W/%Zr鎂合金漿料移至溫度控制器中，該溫度控制器由
1000Hz的中頻電磁感應(yīng)圈構(gòu)成，控制其功率以使該制備坩堝連同其中的半固 態(tài)Mg-2.5W/%Nd-0.7w%Zr鎂合金漿料進(jìn)一步的冷卻或控制漿料的溫度場(chǎng)，冷 卻速度為5°C/min，將該半固態(tài)Mg-2.5w/%Nd-0.7w/%Zr鎂合金的固相分?jǐn)?shù)控 制在預(yù)定的范圍，即0.2~0.7或?qū)⒃摪牍虘B(tài)Mg-2.5w%Nd-0.7w〖％Zr鎂合金漿 料溫度控制在577~622°C;在該漿料冷卻或控制溫度場(chǎng)的過(guò)程中，該半固態(tài) Mg-2.5w%Nd-0.7w/%Zr鎂合金漿料的邊緣和心部的溫度差小于士3。C ;至此， 適合半固態(tài)流變擠壓鑄造的半固態(tài)Mg-2.5w/%Nd-0.7w/%Zr鎂合金漿料就制備 完畢。將該預(yù)定固相分?jǐn)?shù)0.2~0.7或預(yù)定溫度577-622°C的半固態(tài) Mg-2.5w/%Nd-0.7w/%Zr鎂合金漿料倒入一擠壓鑄造機(jī)的壓室，再壓射成型； 該擠壓鑄造機(jī)的壓室預(yù)熱溫度為250°C，該擠壓鑄型的預(yù)熱溫度為200°C;當(dāng) 持壓3~6秒(此時(shí)該擠壓鑄型中的半固態(tài)Mg-2.5w,%Nd-0.7w%Zr鎂合金漿料完 全凝固)時(shí)，可開(kāi)型取出該擠壓鑄件，就完成了一次Mg-2.5vi^%Nd-0.7w%Zr 鎂合金的流變擠壓鑄造過(guò)程。實(shí)施例11、利用電阻熔化爐產(chǎn)生過(guò)熱度為45'C的ZA27-2 (澆注溫度為 532'C)鋅合金液，斜直復(fù)合管通道的斜管段的高度為100mm,傾斜管段內(nèi)壁 與地平面垂直線的夾角為30度；斜直復(fù)合管通道的垂直管段的高度為250mm， 斜直復(fù)合管通道的內(nèi)徑為20mm，該斜直復(fù)合管通道的材質(zhì)為石墨。將該過(guò)熱 45'C的ZA27-2鋅合金液直接澆入到該斜直復(fù)合管通道內(nèi)，并沿著該斜直復(fù)合 管通道的內(nèi)壁流入奧氏體型不銹鋼質(zhì)的圓柱形制備坩堝中，當(dāng)ZA27-2鋅合金 液部分凝固時(shí)，即可得到半固態(tài)ZA27-2鋅合金槳料；將該制備坩堝連同其中 的半固態(tài)ZA27-2鋅合金漿料移至溫度控制器中，該溫度控制器由1000Hz的中 頻電磁感應(yīng)圈構(gòu)成，控制其功率以使該制備坩堝連同其中的半固態(tài)ZA27-2鋅 合金漿料進(jìn)一步的冷卻或控制漿料的溫度場(chǎng)，冷卻速度為2'C/min,將該半固 態(tài)ZA27-2鋅合金的固相分?jǐn)?shù)控制在預(yù)定的范圍，即0.2-0.7或?qū)⒃摪牍虘B(tài) ZA27-2鋅合金漿料溫度控制在408~464°C;在該漿料冷卻或控制溫度場(chǎng)的過(guò)程 中，該半固態(tài)ZA27-2鋅合金漿料的邊緣和心部的溫度差小于士5'C;至此，適 合半固態(tài)流變壓鑄的半固態(tài)ZA27-2鋅合金漿料就制備完畢。將該預(yù)定固相分 數(shù)0.2~0.7或預(yù)定溫度408-464°C的半固態(tài)ZA27-2鋅合金漿料倒入一冷室臥式 壓鑄機(jī)的壓室，再壓射成型；該壓鑄機(jī)的壓室預(yù)熱溫度為200°C，該壓鑄型的 預(yù)熱溫度為250°C;當(dāng)持壓5~8秒(此時(shí)該壓鑄型中的半固態(tài)ZA27-2鋅合金 漿料完全凝固)時(shí)，開(kāi)型取出該壓鑄件，就完成了一次ZA27-2鋅合金的流變 壓鑄過(guò)程。將過(guò)熱度為45'C的ZA8-1 (澆注溫度為449'C)鋅合金液澆入該斜 直復(fù)合管通道內(nèi)，并沿著該斜直復(fù)合管通道的內(nèi)壁流入奧氏體型不銹鋼質(zhì)的圓 柱形制備坩堝中，也制備了固相分?jǐn)?shù)0.2~0.7的半固態(tài)鋅合金漿料，并成功的 進(jìn)行了流變壓鑄成型。實(shí)施例12、利用電阻熔化爐產(chǎn)生過(guò)熱度為45°C (即澆注溫度為660°C)的ZL101A鋁合金液，斜直復(fù)合管通道的斜管段的高度為100mm，傾斜管段內(nèi)壁 與地平面垂直線的夾角為30度；斜直復(fù)合管通道的垂直管段的高度為250mm， 斜直復(fù)合管通道的內(nèi)徑為20mm，該斜直復(fù)合管通道的材質(zhì)為石墨。將過(guò)熱該 45'C的ZL101A鋁合金液直接澆入到該斜直復(fù)合管通道內(nèi)，并沿著該斜直復(fù)合 管通道的內(nèi)壁向下流出，再直接流入壓鑄機(jī)的壓室，立即壓鑄成型；壓鑄機(jī)的 壓室預(yù)熱溫度為250°C，壓鑄型的預(yù)熱溫度為200°C;當(dāng)壓鑄型中的半固態(tài)合 金漿料完全凝固以后，開(kāi)型取出該壓鑄件，就完成了一次流變壓鑄過(guò)程。實(shí)施例13、利用電阻熔化爐產(chǎn)生過(guò)熱度為45°C (即澆注溫度為660°C)的 ZL101A鋁合金液，斜直復(fù)合管通道的斜管段的高度為100mm，傾斜管段內(nèi)壁 與地平面垂直線的夾角為30度；斜直復(fù)合管通道的垂直管段的高度為250mm， 斜直復(fù)合管通道的內(nèi)徑為20mm，該斜直復(fù)合管通道的材質(zhì)為石墨。將過(guò)熱該 45'C的ZL101A鋁合金液直接澆入到該斜直復(fù)合管通道內(nèi)，并沿著該斜直復(fù)合 管通道的內(nèi)壁向下流出，再直接流入擠壓鑄造機(jī)的壓室，立即壓射成型；擠壓 鑄造機(jī)的壓室預(yù)熱溫度為25(TC，擠壓鑄型的預(yù)熱溫度為200'C;當(dāng)擠壓鑄型 中的半周態(tài)合金漿料完全凝固以后，開(kāi)型取出該擠壓鑄件，就完成了一次流變 擠壓鑄過(guò)程。實(shí)施例14、利用電阻熔化爐產(chǎn)生過(guò)熱度為45°C (即澆注溫度為660°C)的 ZL101A鋁合金液，斜直復(fù)合管通道的斜管段的高度為100mm，傾斜管段內(nèi)壁 與地平面垂直線的夾角為30度；斜直復(fù)合管通道的垂直管段的高度為250mm， 斜直復(fù)合管通道的內(nèi)徑為20mm，該斜直復(fù)合管通道的材質(zhì)為石墨。將過(guò)熱該 45'C的ZL101A鋁合金液直接澆入到該斜直復(fù)合管通道內(nèi)，并沿著該斜直復(fù)合 管通道的內(nèi)壁向下流出，再直接流入鍛造機(jī)的壓室，立即鍛造成型；該鍛造機(jī) 的壓室預(yù)熱溫度為250°C，該鍛模的預(yù)熱溫度為200°C;當(dāng)鍛模中的半固態(tài)合 金漿料完全凝固以后，開(kāi)型取出該鍛件，就完成了一次流變鍛造過(guò)程。實(shí)施例15、利用電阻熔化爐產(chǎn)生過(guò)熱度為45°C (即澆注溫度為660°C)的 ZL101A鋁合金液，斜直復(fù)合管通道的斜管段的高度為100mm，傾斜管段內(nèi)壁 與地平面垂直線的夾角為30度；斜直復(fù)合管通道的垂直管段的高度為200mm， 斜直復(fù)合管通道的內(nèi)徑為20mm，該斜直復(fù)合管通道的材質(zhì)為陶瓷。將該過(guò)熱 45'C的ZL101A鋁合金液直接澆入到該斜直復(fù)合管通道內(nèi)，并沿著該斜直復(fù)合 管通道的內(nèi)壁流入奧氏體型不銹鋼質(zhì)的制備坩堝中，該ZL101A鋁合金熔體的 冷卻速度為50°C/min。當(dāng)ZL101A鋁合金液完全凝固時(shí)，即可得到半固態(tài) ZL101A鋁合金坯料，其組織如圖3所示；該坯料可用于半固態(tài)ZL101A鋁合 金觸變成型。實(shí)施例16、利用電阻熔化爐產(chǎn)生過(guò)熱度為45'C(即澆注溫度為660'C)的ZL101A 鋁合金液，斜直復(fù)合管通道的斜管段的高度為150mm，傾斜管段內(nèi)壁與地平面 垂直線的夾角為30度；斜直復(fù)合管通道的垂直管段的高度為400mm，斜直復(fù)
合管通道的內(nèi)徑為90mm，該斜直復(fù)合管通道的材質(zhì)為石墨；在澆注該ZL101A 鋁合金液過(guò)程中，利用外鑲的冷卻水套冷卻該斜直復(fù)合管通道，并向該斜直復(fù)合管通 道內(nèi)吹入保護(hù)氬氣，氬氣的流量為每分鐘4升。將該過(guò)熱45'C的ZL101A鋁合金液 直接澆入到該斜直復(fù)合管通道內(nèi)，并沿著該斜直復(fù)合管通道的內(nèi)壁流入內(nèi)徑為75mm 的連鑄結(jié)晶器內(nèi)，當(dāng)ZL101A鋁合金坯殼凝固到15mm的厚度時(shí)，以每分鐘600mm 的速度將該連鑄坯牽引出結(jié)晶器，進(jìn)一步噴水冷卻和完全凝固，就可得到半固態(tài) ZL101A鋁合金連鑄坯料，其組織與圖3類似；該連鑄坯料可用于半固態(tài)ZL101A鋁 合金觸變成型。
權(quán)利要求
1、一種半固態(tài)金屬漿料的制備方法，其特征在于a.將過(guò)熱金屬液澆入一個(gè)由傾斜管和垂直管組成的斜直復(fù)合管通道中，過(guò)熱金屬液的溫度預(yù)先控制在其液相線溫度以上0～200℃，該過(guò)熱的金屬液沿著該斜直復(fù)合管通道的內(nèi)壁向下流動(dòng)，流入制備坩堝中，該金屬熔體部分凝固后就形成半固態(tài)金屬漿料；b.在澆注之后，將制備坩堝和該制備坩堝中的半固態(tài)金屬漿料一起移入溫度控制器中，控制半固態(tài)金屬漿料的后續(xù)冷卻或控制溫度場(chǎng)，使該半固態(tài)金屬漿料的溫度場(chǎng)均勻并達(dá)到預(yù)定的固相分?jǐn)?shù)或該固相分?jǐn)?shù)相對(duì)應(yīng)的漿料溫度；c.將該預(yù)定固相分?jǐn)?shù)或該固相分?jǐn)?shù)相對(duì)應(yīng)溫度的半固態(tài)金屬漿料倒入壓鑄機(jī)或擠壓鑄造機(jī)或鍛造機(jī)的壓室，再壓射成型；當(dāng)壓鑄型或擠壓鑄型或鍛模中的該半固態(tài)金屬漿料完全凝固以后，開(kāi)型取出該壓鑄件或擠壓鑄件或鍛件，就完成了一次流變壓鑄或流變擠壓鑄造或流變鍛造過(guò)程；或使流過(guò)該斜直復(fù)合管通道的該金屬熔體不再流入制備坩堝，而是流入壓鑄機(jī)或擠壓鑄造機(jī)或鍛造機(jī)的壓室，再壓射成型；當(dāng)壓鑄型或擠壓鑄型或鍛模中的半固態(tài)金屬漿料完全凝固以后，開(kāi)型取出該壓鑄件或擠壓鑄件，就完成了一次流變壓鑄或流變擠壓鑄造或流變鍛造過(guò)程。
2、 按照權(quán)利要求書1所述的方法，其特征在于在澆注之后，將 制備坩堝和該制備坩堝中的半固態(tài)金屬漿料一起移入溫度控制器 中；該溫度控制器中設(shè)有加熱元件和冷卻元件，控制半固態(tài)金屬槳 料的后續(xù)冷卻或溫度場(chǎng)，使該半固態(tài)金屬漿料達(dá)到預(yù)定的0.2~0.7 的固相分?jǐn)?shù)或該預(yù)定的0.2~0.7固相分?jǐn)?shù)所對(duì)應(yīng)的該半固態(tài)金屬漿 料的溫度。
3、 按照權(quán)利要求書1或2所述的方法，其特征在于該半固態(tài)金 屬漿料的后續(xù)冷卻速度為l 50°C/min;最終使該半固態(tài)金屬漿料的溫度 場(chǎng)均勻，該半固態(tài)金屬漿料的邊緣和心部的溫度差為士l 5i:;該溫度 控制器中的加熱元件通過(guò)其產(chǎn)生的電阻熱、或電磁感應(yīng)熱來(lái)控制半固態(tài) 金屬漿料的后續(xù)冷卻或溫度場(chǎng)；該溫度控制器中的冷卻元件通以室溫空 氣或室溫氬氣、或SF6與空氣、或SF6與C02氣體的混合物，或通以自 來(lái)水或機(jī)油冷卻液體，以此來(lái)控制半固態(tài)金屬漿料的后續(xù)冷卻或溫度 場(chǎng)。
4、 按照權(quán)利要求書1所述的方法，其特征在于斜直復(fù)合管通道的傾斜管段的高度為0 300mm，傾斜管段內(nèi)壁與地平面垂直線的夾角 為0 60度；斜直復(fù)合管通道的垂直管段的高度為50 1000mm;斜直復(fù) 合管通道的內(nèi)徑為5 100mm;斜直復(fù)合管通道的材質(zhì)為相對(duì)磁導(dǎo)率 為0.9 1.1的石墨、或陶瓷、或銅合金、或不銹鋼、或不銹鐵；斜 直澆道的內(nèi)壁涂刷陶瓷襯里，該陶瓷襯里的厚度為0.2 2mm;斜管 段通道的傾斜角為通道壁與其軸線的夾角。
5、 按照權(quán)利要求書1所述的方法，其特征在于在澆注過(guò)熱金屬 液時(shí)，斜直復(fù)合管通道的溫度低于該金屬液的固相線溫度；從外部 或內(nèi)部對(duì)該斜直復(fù)合管通道進(jìn)行預(yù)熱，該預(yù)熱采用電阻絲加熱方式、 或電磁感應(yīng)加熱方式、或氣體加熱方式；從外部或內(nèi)部對(duì)該斜直復(fù)合 管通道進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，該強(qiáng)制冷卻采用循環(huán)水冷卻、或氣流冷卻、或 含鹽水冷卻、或機(jī)油冷卻。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該斜直復(fù)合管通道 中通入保護(hù)氣體，以避免或減少金屬液的氧化；該保護(hù)氣體為氬氣、或 氮?dú)狻⒒蚝饣騍F6與空氣、或SF6與C02氣體的混合物。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于半固態(tài)金屬漿料的 制備坩堝的材質(zhì)為相對(duì)磁導(dǎo)率為0.9 1.1的石墨、或陶瓷、或銅合金、或不銹鋼、或不銹鐵，該制備坩堝的形狀是圓柱形容器或多邊棱柱形容器。
8、按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于金屬熔體流入制備 坩堝后，進(jìn)一步完全凝固，就獲得了該半固態(tài)金屬的坯料，坯料作為 半固態(tài)觸變成形的原始坯料;或金屬液流過(guò)斜直復(fù)合管通道內(nèi)壁后再 直接流入連鑄結(jié)晶器，連續(xù)鑄造出該半固態(tài)金屬的坯料，坯料作為半 固態(tài)觸變成形的原始坯料。
9、按照權(quán)利要求1至8所述的方法，其特征在于半固態(tài)金屬是 成分低于最大固溶度的鋁合金、或亞共晶鋁合金、或過(guò)共晶鋁合金；或 鎂合金、或亞共晶鎂合金；或者半固態(tài)金屬是過(guò)共晶鋅合金、或成分高 于最大固溶度的鋅合金。
全文摘要
一種半固態(tài)金屬漿料的制備和流變成型方法，屬于半固態(tài)金屬漿料的制備和成型技術(shù)領(lǐng)域。將過(guò)熱金屬液澆入一傾斜管和垂直管組成的斜直復(fù)合管通道內(nèi)，在過(guò)熱金屬液沿著該斜直復(fù)合管通道的內(nèi)壁流入制備坩堝后，將制備坩堝連同該制備坩堝中的半固態(tài)金屬漿料一起移入一溫度控制器中，對(duì)半固態(tài)金屬漿料進(jìn)行后續(xù)冷卻或溫度場(chǎng)控制。將半固態(tài)金屬漿料倒入壓鑄機(jī)或擠壓鑄造機(jī)或鍛造機(jī)的壓室內(nèi)，加壓成型；當(dāng)半固態(tài)金屬漿料完全凝固以后，開(kāi)型或開(kāi)模取出該壓鑄件、或該擠壓鑄件、或該鍛件。其優(yōu)點(diǎn)在于，簡(jiǎn)化制備工藝、減少能耗、縮短工藝流程，降低半固態(tài)金屬流變壓鑄件、或流變擠壓鑄件、或流變鍛件的生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)B22D17/32GK101130203SQ20071017613
公開(kāi)日2008年2月27日 申請(qǐng)日期2007年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月19日
發(fā)明者楊小容, 毛衛(wèi)民 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)