專利名稱：：用于鑄造復(fù)合錠的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于鑄造復(fù)合金屬錠的方法和裝置，以及由此而得到的新型的復(fù)合金屬錠。多年來(lái)，金屬錠、尤其是鋁或鋁合金錠通過(guò)已知為直接冷硬鑄造的半連續(xù)鑄造工藝來(lái)生產(chǎn)。在該工序中，熔融金屬被澆注入開口端模型的頂部中，在金屬?gòu)哪Ｐ椭忻俺鰰r(shí)，將冷卻劑、通常為水直接施加在金屬的固化表面上。這種系統(tǒng)常常用于生產(chǎn)較大矩形截面的錠以用于生產(chǎn)壓延產(chǎn)品，例如鋁合金片材產(chǎn)品。對(duì)于由兩層或多層不同合金構(gòu)成的復(fù)合錠而言，具有很大的市場(chǎng)。這類錠用于在軋制之后生產(chǎn)包覆片材，以用于各種應(yīng)用，例如釬焊片材，飛機(jī)用板材以及其它的需要表面性能不同于核心性能的應(yīng)用。生產(chǎn)這種包覆片材的傳統(tǒng)途徑是將不同合金的板坯熱軋?jiān)谝黄穑员銓⑺鼈儭邸ㄔ谝黄?，然后繼續(xù)軋制以生產(chǎn)成品產(chǎn)品。這樣具有的缺點(diǎn)在于，板坯之間的界面在金屬學(xué)上來(lái)看一般不干凈，因此層與層之間的結(jié)合會(huì)成為問(wèn)題。在鑄造層狀錠以生產(chǎn)易于軋制的復(fù)合錠方面，也受到關(guān)注。這通常利用直接冷硬(DC)鑄造，或者通過(guò)兩股合金流的同時(shí)凝固或順序凝固來(lái)實(shí)現(xiàn)，在依次鑄造中，一種金屬在與第二熔融金屬接觸之前先凝固。在文獻(xiàn)中介紹了許多這種方法，它們已取得不同程度的成功。在Binczewski的1986年2月4日公布的美國(guó)專利4567936中，介紹了通過(guò)DC鑄造來(lái)生產(chǎn)復(fù)合錠的方法，其中更高固相線溫度的外層被鑄造在更低固相線溫度的內(nèi)層周圍。該公開文獻(xiàn)表明，在更低固相線溫度的合金與其接觸之前，外層必須是〃完全固態(tài)和堅(jiān)固的〃。1952年7月24日公布的Keller的德國(guó)專利844806中介紹了用于鑄造層狀結(jié)構(gòu)的單個(gè)模型，其中內(nèi)核心比外層要提前鑄造。在該工序中，外層在內(nèi)合金與其接觸之前已完全凝固。在1967年11月21日公布的Robinson的美國(guó)專利3353934中介紹了一種鑄造系統(tǒng)，其中內(nèi)隔室設(shè)在型腔中，以便基本上分隔不同合金成分的區(qū)域。隔板端部設(shè)計(jì)成可終止在剛好處于錠的凝固部分之上的〃糊狀區(qū)〃。在該〃糊狀區(qū)〃中，合金在隔板端部之下自由地混合，以形成層之間的結(jié)合。然而，該方法是不可控的，因?yàn)樗玫母舭迨恰ū粍?dòng)式的〃，并且鑄造取決于槽位置的控制，而這種控制又需通過(guò)冷卻系統(tǒng)間接地控制。在1995年12月21日公布的Matzner的德國(guó)專利DE4420697中介紹了一種鑄造
背景技術(shù)：
：4系統(tǒng)，其采用與Robinson的專利中類似的內(nèi)隔室，其中隔板槽位置受控，以允許界面區(qū)的液相混合，從而形成在界面上的連續(xù)濃度梯度。在1965年12月21日公布的Robertson等人的英國(guó)專利GB1174764中，提供了可動(dòng)的隔板以分開共用鑄造槽，并允許鑄造兩種不同的金屬。隔板是可動(dòng)的，以允許在一個(gè)界限內(nèi)金屬可以完全地相互混合，在另一界限內(nèi)可以鑄造兩條單獨(dú)的絞股。在2003年5月1日公布的Kilmer等人的公布號(hào)為W02003/035305的專利中介紹了一種鑄造系統(tǒng)，其在兩個(gè)不同合金層之間采用薄片材形式的屏障材料。薄片材具有足夠高的熔點(diǎn)，使得它在鑄造過(guò)程中保持完整，并且結(jié)合在最終的產(chǎn)品中。1989年5月9日公布的Takeuchi等人的美國(guó)專利4828015介紹了一種在單個(gè)模型中鑄造兩種液態(tài)合金的方法，這是通過(guò)磁場(chǎng)在液態(tài)區(qū)中形成隔室并供給帶有單獨(dú)合金的兩個(gè)區(qū)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，供給至該區(qū)上部的合金就在供給至下部的金屬周圍形成了包殼。Veillette的美國(guó)專利3911996介紹了具有外柔性壁以用于在鑄造過(guò)程中調(diào)節(jié)錠形狀的模型。Steen等人的美國(guó)專利5947184介紹了類似于Veillette的模型，但允許更多的形狀控制。Takeda等人的美國(guó)專利4498521介紹了一種金屬液面控制系統(tǒng)，其采用位于金屬表面上的浮標(biāo)來(lái)測(cè)量金屬液面，并且反饋至金屬流控制系統(tǒng)。Odegard等人的美國(guó)專利5526870介紹了一種采用了遙控檢測(cè)(雷達(dá))探針的金屬液面控制系統(tǒng)。Wagstaff的美國(guó)專利6260602介紹了模型，其具有可變的錐形壁以控制錠的外形。本發(fā)明的一個(gè)目的是生產(chǎn)包括兩個(gè)或多個(gè)層的復(fù)合金屬錠，其中在相鄰層之間具有改進(jìn)的冶金結(jié)合。本發(fā)明的另一目的是提供用于控制界面溫度的器具，其中兩個(gè)或多個(gè)層結(jié)合在復(fù)合錠中，以改進(jìn)相鄰層之間的冶金結(jié)合。本發(fā)明的另一目的是提供用于控制界面形狀的器具，其中兩種或多種合金組合在復(fù)合金屬錠中。本發(fā)明的另一目的是提供用于控制錠模型中的金屬液面的檢測(cè)方法，其尤其可用于有限空間中。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是一種用于鑄造包括由一種或多種合金成分形成的至少兩個(gè)層的復(fù)合金屬錠的方法。該方法包括，提供具有供料端和出口端的開口端式環(huán)形模型，其中熔融金屬在供料端處添加，凝固的錠從出口端排出。分隔壁用于將供料端分成至少兩個(gè)單獨(dú)的供料室，分隔壁終止于模型的出口端之上，其中各供料室相鄰于至少另一個(gè)供料室。對(duì)于各對(duì)相鄰的供料室而言，第一合金的第一流供給至這對(duì)供料室中的一個(gè)，以在第一室中形成金屬熔池，第二合金的第二流被供給而通過(guò)這對(duì)供料室中的第二室，以在第二室中形成金屬熔池。第一金屬熔池接觸到位于這對(duì)室之間的分隔壁以冷卻第一熔池，以形成相鄰于分隔壁的自支撐表面。第二金屬熔池然后與第一熔池相接觸，使得在其中自支撐表面的溫度處于第一合金的固相線和液相線溫度之間的點(diǎn)處，第二熔池首先接觸第一熔池的自支撐表面。兩個(gè)合金熔池因此結(jié)合成兩個(gè)層，并冷卻而形成復(fù)合錠。優(yōu)選的是，當(dāng)?shù)诙辖鸬臏囟雀哂诘诙辖鸬囊合嗑€溫度時(shí)，第二合金首先接觸第一合金的自支撐表面。第一合金和第二合金可具有相同的合金成分或可具有不同的合金成分。優(yōu)選的是，在其中自支撐表面的溫度處于第一合金的固相線溫度和液相線溫度之間之處，第二合金的上表面接觸第一熔池的自支撐表面。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，可通過(guò)冷卻第一合金熔池使得其中第二合金首先接觸自支撐表面之處的表面溫度處于液相線溫度和固相線溫度之間，來(lái)形成自支撐表面。本發(fā)明的另一實(shí)施例包括用于鑄造包括由一種或多種合金成分形成的至少兩個(gè)層的復(fù)合金屬錠的方法。該方法包括提供具有供料端和出口端的開口端式環(huán)形模型，其中熔融金屬在供料端處添加進(jìn)去，凝固的錠從出口端排出。分隔壁用于將供料端分成兩個(gè)單獨(dú)的供料室，分隔壁終止于模型的出口端之上，其中各供料室相鄰于至少另一個(gè)供料室。對(duì)于各對(duì)相鄰的供料室而言，第一合金的第一流供給至這對(duì)供料室中的一個(gè)室，以在第一室中形成金屬熔池，第二合金的第二流被供給而通過(guò)這對(duì)供料室中的第二室，以在第二室中形成金屬熔池。第一金屬熔池接觸設(shè)在這對(duì)室之間的分隔壁以冷卻第一熔池，以形成相鄰于分隔壁的自支撐表面。第二金屬熔池然后與第一熔池相接觸，使得第二熔池在其中自支撐表面的溫度低于第一合金的固相線溫度之處首先接觸第一熔池的自支撐表面，以在兩合金之間形成界面。然后將界面重新加熱至第一合金的固相線和液相線溫度之間的溫度下，使得兩個(gè)合金熔池由此而結(jié)合成兩個(gè)層，并冷卻以形成復(fù)合錠。在該實(shí)施例中，優(yōu)選通過(guò)允許第一或第二合金熔池內(nèi)的潛熱重新加熱表面，來(lái)實(shí)現(xiàn)重新加熱。優(yōu)選的是，當(dāng)?shù)诙辖鸬臏囟忍幱诘诙辖鸬囊合嗑€溫度之上時(shí)，第二合金最初接觸第一合金的自支撐表面。第一合金和第二合金可具有相同的合金成分或可具有不同合金成分。優(yōu)選的是，在其中自支撐表面的溫度處于第一合金的固相線溫度和液相線溫度之間之處，第二合金的上表面接觸第一熔池的自支撐表面。自支撐表面也可具有形成于其上的氧化層。它在強(qiáng)度上足以支撐通常會(huì)導(dǎo)致金屬在未受約束時(shí)展開的展開力。這些展開力包括由第一流的金屬靜力頭形成的力，以及在其中冷卻延伸至固相線以下然后通過(guò)重新加熱表面的情形下表面膨脹所產(chǎn)生的力。通過(guò)在第一合金仍處于半固態(tài)的同時(shí)使液態(tài)的第二合金首先與第一合金相接觸，或者在備選實(shí)施例中，通過(guò)確保合金之間的界面重新加熱至半固態(tài)，就可在兩合金之間形成不同的但結(jié)合在一起的界面層。另外，在第一合金層出現(xiàn)堅(jiān)硬外殼之前就這樣形成了第二合金層和第一合金之間的界面的事實(shí)意味著，在成品產(chǎn)品中通過(guò)將冷卻劑直接施加在錠外表面上而產(chǎn)生的應(yīng)力就得到更好的控制，這在鑄造裂紋敏感合金時(shí)是尤其有利的。本發(fā)明的結(jié)果在于，在第一合金的固相線溫度和液相線溫度之間的溫度下，在所露出的較短長(zhǎng)度的錠上保持了第一合金和第二合金之間的界面。在一個(gè)具體實(shí)施例中，第二合金供給至模型中，使得模型中的第二合金的上表面與第一合金的表面相接觸，其中該表面的溫度處于固相線溫度和液相線溫度之間，因此就形成了已滿足該要求的界面。在備選實(shí)施例中，在第二合金的上表面接觸到第一合金的自支撐表面之后不久，該界面就被重新加熱至處于固相線和液相線溫度之間的溫度下。優(yōu)選的是，當(dāng)?shù)诙辖鹗紫冉佑|第一合金的表面時(shí)，第二合金的溫度處于其液相線溫度之上。這樣，就保持了界面完整性，同時(shí)使某些合金組分足以在界面上遷移運(yùn)動(dòng)，以便有助于冶金結(jié)合。如果第二合金接觸到其中第一合金表面的其中所處溫度充分地低于固相線下方(例如在已形成了顯著的固體外殼之后)之處，并且具有足夠的潛熱將界面重新加熱至第一合金的固相線溫度和液相線溫度之間的溫度下，那么合金組分的遷移率就非常有限，從而形成了較差的冶金結(jié)合。這可導(dǎo)致在隨后的加工過(guò)程中出現(xiàn)脫層。如果在第二合金接觸第一合金之前，未在第一合金上形成自支撐表面，那么合金就可自由地混合，在界面處就形成了擴(kuò)散層或合金濃度梯度，使得界面不太清晰。尤其優(yōu)選的是，第二合金的上表面保持在分隔壁的底緣下方的位置。如果在模型中第二合金的上表面處于與第一合金表面相接觸的點(diǎn)之上，例如在分隔壁的底緣之上，那么所存在的危險(xiǎn)在于，第二合金可能破壞第一合金的自支撐表面，或者甚至因過(guò)多的潛熱而完全重熔化該表面。如果出現(xiàn)了這種情況，就可能會(huì)在界面處出現(xiàn)合金的過(guò)度混合，或在某些情況下穿漏以及鑄造失敗。如果第二合金尤其遠(yuǎn)在底緣之上接觸分隔壁，它甚至?xí)^(guò)早地冷卻至其中與第一合金的自支撐表面的接觸不再形成高強(qiáng)度的冶金結(jié)合的點(diǎn)處。但是，在某些情形下，保持第二合金的上表面接近分隔壁的底緣但略處于底緣之上是有利的，因此分隔壁可用作氧化物撇渣器，以防止氧化物從第二層的表面結(jié)合在兩個(gè)層之間的界面中。這在其中第二合金易于氧化的情形下是尤其有利的。在任何情形下，上表面位置必須得以小心地控制，以避免上述問(wèn)題，并且不應(yīng)在分隔壁底端之上超過(guò)大約3毫米。在所有以上的實(shí)施例中，尤其有利的是，在第一合金的固相線溫度和凝聚溫度之間的溫度下使第二合金首先接觸第一合金，或者將這兩合金之間的界面重新加熱至處于第一合金的固相線溫度和凝聚溫度之間的溫度下。凝聚點(diǎn)以及產(chǎn)生凝聚的溫度(在固相線溫度和液相線溫度之間)是熔融金屬凝固過(guò)程中的過(guò)渡階段。當(dāng)枝晶在冷卻的熔融金屬中尺寸變大并且開始相互間碰在一起時(shí)，就在整個(gè)合金體積中積聚起連續(xù)的固體網(wǎng)絡(luò)。在剪斷固體網(wǎng)絡(luò)所需的扭力出現(xiàn)突然增加時(shí)的點(diǎn)已知為〃凝聚點(diǎn)〃。對(duì)凝聚點(diǎn)及其定義的描述可見"鋁合金的凝固特性"巻3，第210頁(yè)的"枝晶凝聚"。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供了用于鑄造金屬的裝置，其包括具有供料端和出口端和底部塊的開口端式環(huán)形模型，底部塊可配合在出口端中并且可在沿著環(huán)形模型軸線的方向上運(yùn)動(dòng)。模型的供料端分成至少兩個(gè)單獨(dú)的供料室，其中各供料室相鄰于至少另一個(gè)供料室，其中相鄰的供料室被可增加或減少熱量的溫度受控的分隔壁分開。分隔壁終止于模型的出口端之上。各室包括金屬液面控制裝置，因此在相鄰對(duì)的室中，一個(gè)室中的金屬液面可保持在這些室之間的分隔壁下端以上的位置，另一室中的金屬液面可保持在與第一室中的液面不同的位置。優(yōu)選的是，另一室中的液面保持在分隔壁下端以下的位置。分隔壁設(shè)計(jì)成使得所排出或增加的熱量是已校準(zhǔn)的，以便在相鄰于分隔壁的第一室中的金屬上形成自支撐表面，并且在其中第二室中的金屬上表面可得以保持的點(diǎn)處，將第一室中金屬的自支撐表面的溫度控制在處于固相線溫度和液相線溫度之間。可通過(guò)溫度控制流體經(jīng)過(guò)分隔壁的一部分，而從分隔壁中除去熱量，或在其上端與分隔壁相接觸以控制自支撐層的溫度，這樣來(lái)小心地控制自支撐層的溫度。本發(fā)明的另一實(shí)施例是一種用于鑄造包括至少兩種不同合金的復(fù)合金屬錠的方法，該方法包括提供開口端式環(huán)形模型，其具有供料端和出口端以及用于將供料端分成至少兩個(gè)單獨(dú)供料室的器具，其中各供料室相鄰于至少另一個(gè)供料室。對(duì)于各對(duì)相鄰的供料室而言，第一合金的第一流通過(guò)相鄰供料室中的一個(gè)被供給進(jìn)入所述模型中，第二合金的第二流被供給通過(guò)相鄰供料室中的另一個(gè)。溫度控制分隔壁設(shè)在相鄰供料室之間，使得其中第一合金和第二合金最初相互接觸的界面上的點(diǎn)的溫度通過(guò)溫度控制分隔壁而保持在第一合金的固相線溫度和液相線溫度之間，因此合金流就結(jié)合成兩個(gè)層。使相結(jié)合的合金層冷卻，以形成復(fù)合錠。第二合金優(yōu)選剛好在處于分隔壁底部之下但不會(huì)首先接觸分隔壁的位置與第一合金相接觸。在任何情形下，在分隔壁底緣之下不小于大約2毫米但不大于20毫米、優(yōu)選在分隔壁底緣之下大約4至6毫米的位置，第二合金應(yīng)接觸到第一合金。如果第二合金在接觸第一合金之前接觸到分隔壁，它可能會(huì)過(guò)早地冷卻至其中與第一合金的自支撐表面的接觸不再形成高強(qiáng)度冶金結(jié)合的點(diǎn)處。即使第二合金的液相線溫度足夠低而不會(huì)發(fā)生這種情況，但會(huì)存在的金屬靜力頭可導(dǎo)致第二合金供給至第一合金和分隔壁之間的空間內(nèi)，從而導(dǎo)致鑄造缺陷或失敗。當(dāng)?shù)诙辖鸬纳媳砻嫘枰幱诜指舯诘拙壷?例如用于撇去氧化物)時(shí)，它必須小心地控制和定位成實(shí)際上盡可能靠近分隔壁的底緣，以避免這些問(wèn)題。相鄰對(duì)的供料室之間的分隔壁可為錐形的，并且錐形可沿著分隔壁的長(zhǎng)度變化。分隔壁可進(jìn)一步具有曲線的形狀。這些特征可用于補(bǔ)償在分隔壁所分開的室中所用的合金的不同熱性能和凝固性能，并由此而提供了對(duì)露出的錠中的最終界面的幾何形狀的控制。曲線形狀的壁也可用于形成帶有特殊幾何形狀層的錠，其可以更少的浪費(fèi)來(lái)進(jìn)行軋制。相鄰對(duì)的供料室之間的分隔壁可制作成柔性的，并且可進(jìn)行調(diào)節(jié)，以確保在最終的鑄造和壓延產(chǎn)品中在兩合金層之間的界面是直的而與所用的合金無(wú)關(guān)，甚至在起始段中也是直的。本發(fā)明的另一實(shí)施例是一種用于鑄造復(fù)合金屬錠的裝置，包括具有供料端和出口端和底部塊的開口端式環(huán)形模型，底部塊可配合在出口端內(nèi)并且可沿著模型的軸線運(yùn)動(dòng)。模型的供料端分成至少兩個(gè)單獨(dú)的供料室，其中各供料室相鄰于至少另一個(gè)供料室，并且其中相鄰的供料室被分隔壁分開。分隔壁是柔性的，定位裝置連接在分隔壁上，使得模型平面中的壁的曲率可在操作過(guò)程中變化預(yù)定的量。本發(fā)明的另一實(shí)施例是用于鑄造包括至少兩種不同合金的復(fù)合金屬錠的方法，其包括提供具有供料端和出口端以及用于將供料端分成至少兩個(gè)單獨(dú)供料室的器具的開口端式環(huán)形模型，其中各供料室相鄰于至少另一個(gè)供料室。對(duì)于相鄰對(duì)的供料室而言，第一合金的第一流被供給通過(guò)相鄰供料室之一而進(jìn)入模型，并且第二合金的第二流被供給而通過(guò)相鄰供料室中的另一個(gè)。柔性分隔壁設(shè)在相鄰供料室之間，在鑄造過(guò)程中對(duì)柔性分隔壁的曲率進(jìn)行調(diào)節(jié)，以在合金結(jié)合成兩層之處控制界面的形狀。然后使所結(jié)合的合金層冷卻，以形成復(fù)合錠。金屬的供給要求進(jìn)行小心的液面控制，這樣的一種方法是通過(guò)管來(lái)提供優(yōu)選為惰性氣體的氣體慢流的，其中該管在相對(duì)于環(huán)形模型主體的固定點(diǎn)處帶有開口。開口在使用期間浸沒入模型中的金屬表面之下，測(cè)量氣體的壓力，并因此而確定管開口之上的金屬靜力頭。因此，所測(cè)得的壓力可用于直接控制流入模型中的金屬流，以便保持金屬的上表面處于恒定的液面水平。本發(fā)明的另一實(shí)施例是一種鑄造金屬錠的方法，其包括提供具有供料端和出口端的開口端式環(huán)形模型，以及將熔融金屬流供給至所述模型的供料端中，以便在具有一表面的所述模型中形成金屬熔池。在相對(duì)于模型主體的預(yù)定位置處將氣體輸送管端從模型管的供料端浸入金屬熔池中，并且使惰性氣體以足以保持管不會(huì)凝固的慢流率而泡狀通過(guò)氣體輸送管。測(cè)量所述管內(nèi)的氣體壓力，以確定熔融金屬表面相對(duì)于模型主體的位置。本發(fā)明的另一實(shí)施例是用于鑄造金屬錠的裝置，其包括具有供料端和出口端和底部塊的開口端式環(huán)形模型，底部塊配合在出口端中并且可沿著模型的軸線運(yùn)動(dòng)。金屬流量控制器設(shè)置成用于控制金屬可從外部源流入模型時(shí)的流率，還提供了包括氣體輸送管的金屬液面探測(cè)器，氣體輸送管通過(guò)氣體流量控制器而連接在氣體源上，并且具有設(shè)在模型供料端之下的預(yù)定位置處的開口端，因此在使用中，管的開口端通常會(huì)處于模型中的金屬液面以下。還提供了用于測(cè)量在流量控制器和氣體輸送管開口端之間的氣體輸送管中的氣體壓力的器具，所測(cè)得的氣體壓力適于控制金屬流量控制器，以便保持氣體輸送管的開口端所處的金屬位于預(yù)定的液面下。用于測(cè)量金屬液面的這種方法和裝置尤其可用于測(cè)量和控制有限空間內(nèi)的金屬液面，例如在多室模型的設(shè)計(jì)中的一部分或全部的供料室中。它可與采用浮標(biāo)或類似表面位置監(jiān)控器的其它金屬液面控制系統(tǒng)一起使用，例如，其中氣體管用于較小的供料室，而基于浮標(biāo)或類似器件的進(jìn)給控制系統(tǒng)用于較大的供料室。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，提供了用于鑄造具有兩層不同合金的復(fù)合錠的方法，其中一種合金在由另一合金形成的矩形截面錠的更寬或〃軋制〃面上形成了層。對(duì)于該工序而言，提供了開口端式環(huán)形模型，其具有供料端和出口端，以及用于將供料端分成被溫度受控分隔壁分開的單獨(dú)相鄰供料室的器具。第一合金的第一流被供給通過(guò)供料室中的一個(gè)而進(jìn)入模型中，第二合金的第二流被供給而通過(guò)供料室中的另一個(gè)，該第二合金具有比第一合金更低的液相線溫度。第一合金通過(guò)溫度受控的分隔壁冷卻，以形成延伸至分隔壁下端之下的自支撐表面，在其中自支撐表面的溫度保持在第一合金的固相線溫度和液相線溫度之間的位置，第二合金與第一合金的自支撐表面接觸，從而兩合金流結(jié)合成兩個(gè)層。然后使所結(jié)合的合金層冷卻，以形成復(fù)合錠。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，兩個(gè)室構(gòu)造成使得外室完全地圍繞內(nèi)室，從而形成了其中一種合金的層完全地包圍第二合金核心的錠。—個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括在側(cè)面間隔開的兩個(gè)溫度受控的分隔壁，它們形成了三個(gè)供料室。因此，就提供了其中分隔壁位于每一側(cè)上的中心供料室，以及一對(duì)位于中心供料室每一側(cè)上的外供料室。第一合金流可被供給而通過(guò)中心供料室，而第二合金流被供給到兩個(gè)側(cè)室中。這種設(shè)置通常用于在中心核心材料上提供兩層包覆層。也可以使該工序反過(guò)來(lái)，使得第一合金流被供給而通過(guò)側(cè)室，而第二合金流被供給而通過(guò)中心室。通過(guò)這種設(shè)置，鑄造就起始于側(cè)供料室，其中第二合金被供給而通過(guò)中心室，并且與緊接于分隔壁下方的這對(duì)第一合金接觸。錠截面形狀可為任何傳統(tǒng)的形狀(例如圓形、方形、矩形或任何其它規(guī)則或不規(guī)則的形狀)，單個(gè)層的截面形狀也可在錠中變化。本發(fā)明的另一實(shí)施例是包括細(xì)長(zhǎng)錠的鑄錠產(chǎn)品，其在截面上包括兩個(gè)或多個(gè)不同成分的單獨(dú)合金層，其中相鄰合金層之間的界面為大致連續(xù)冶金結(jié)合的形式。這種結(jié)合的特征在于，在相鄰于界面的第二合金區(qū)域中，存在有第一合金的一種或多種金屬間成分的分散顆粒。一般在本發(fā)明中，第一合金是自支撐表面首先形成于其上的合金，第二合金在其表面溫度處于第一合金的固相線溫度和液相線溫度之間時(shí)，與該自支撐表面相接觸，或者該界面隨后被重新加熱至第一合金的固相線溫度和液相線溫度之間的溫度下。分散顆粒的直徑優(yōu)選小于大約20微米，并且在界面的區(qū)域可高達(dá)大約200微米。這種結(jié)合的特征還可在于，存在有第一合金的一種或多種金屬間成分的羽狀物或滲出物，其從界面延伸進(jìn)入第二合金中相鄰于界面的區(qū)域中。當(dāng)自支撐表面的溫度在與第二合金相接觸之前未降低至固相線溫度以下，尤其會(huì)形成這種特征。羽狀物或滲出物優(yōu)選從界面滲入第二合金中達(dá)大約100微米以下。在第一合金的金屬間成分分散或滲入第二合金的位置，在相鄰于第一合金和第二合金之間的界面處，在第一合金中仍存在有包含少量金屬間顆粒的層，該層因此可形成比第一合金更貴的層，并且可使包覆材料具有抗蝕性。該層通常為4至8毫米厚。這種結(jié)合的特征還可在于，在第二合金層中相鄰于界面之處，存在第一合金的合金組分的擴(kuò)散層。在其中第一合金表面冷卻至第一合金的固相線溫度以下、并且第一合金和第二合金之間的界面被重新加熱至處于固相線溫度和液相線溫度之間的溫度的情形下，尤其會(huì)形成這種特征。盡管并不希望受到任何原理的限制，但可以認(rèn)為，這些特征的存在是通過(guò)在形成于其上的自支撐表面處形成第一合金的金屬間化合物的析出物而產(chǎn)生的，析出物隨后在接觸到該表面之后分散或滲入第二合金中。金屬間化合物的滲入受到界面處的展開力的輔助作用。通過(guò)本發(fā)明方法所形成的層之間的界面其另一特征在于，在緊鄰于兩合金之間的界面處，在第一合金的晶界之間，存在來(lái)自于第二合金的合金組分?？梢哉J(rèn)為，當(dāng)?shù)诙辖?一般仍處于其液相線溫度之上)與第一合金(處在第一合金的固相線溫度和液相線溫度之間的溫度)的自支撐表面相接觸時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)這種情況。在這些特殊條件下，第二合金的合金組分可沿著仍為液態(tài)的晶界擴(kuò)散一段較短的距離(一般為大約50微米)，但不會(huì)進(jìn)入已在第一合金表面形成的晶粒。如果界面的溫度處在這兩種合金的液相線溫度之上，就會(huì)產(chǎn)生合金的大致混合，并且第二合金組分將出現(xiàn)在晶粒以及晶界內(nèi)。如果界面的溫度低于第一合金的固相線溫度，就不會(huì)出現(xiàn)晶界擴(kuò)散。所述的特殊界面特征是固態(tài)擴(kuò)散或元素沿著受限液體通路運(yùn)動(dòng)或擴(kuò)散所引起的特殊特征，并不會(huì)影響整個(gè)界面的大致清晰的屬性。不管界面是如何形成的，界面的獨(dú)特結(jié)構(gòu)都會(huì)在界面處提供強(qiáng)度好的冶金結(jié)合，因此該結(jié)構(gòu)適用于軋制成片材，同時(shí)沒有與脫層或界面污染的有關(guān)問(wèn)題。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供了包括至少兩個(gè)金屬層的復(fù)合金屬錠，其中，通過(guò)使第二金屬層接觸第一金屬層的表面，使得當(dāng)?shù)诙饘賹邮紫冉佑|第一金屬層的表面時(shí)，第一金屬層的表面處于其液相線和固相線溫度之間的溫度下，并且第二金屬層的溫度處于其液相線溫度之上，這樣來(lái)形成成對(duì)的相鄰層。這兩個(gè)金屬層優(yōu)選由不同合金構(gòu)成。類似地，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供了包括至少兩個(gè)金屬層的復(fù)合金屬錠，其中，通過(guò)使第二金屬層首先接觸第一金屬層的表面，使得當(dāng)?shù)诙饘賹邮紫冉佑|第一金屬層的表面時(shí)，第一金屬層的表面處于其固相線溫度之下的溫度下，并且第二金屬層的溫度處于其液相線溫度之上，而且在這兩個(gè)金屬層之間所形成的界面隨后被重新加熱至處于第一合金的固相線溫度和液相線溫度之間的溫度下，這樣來(lái)形成成對(duì)的相鄰層。這兩個(gè)金屬層優(yōu)選由不同合金構(gòu)成。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，錠具有矩形的截面，并且包括第一合金的核心和第二合金的至少一個(gè)表面層，該表面層施加在矩形截面的長(zhǎng)側(cè)上。優(yōu)選對(duì)這種復(fù)合金屬錠進(jìn)行熱軋和冷軋加工，以形成復(fù)合金屬片材。在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例中，核心的合金是鋁-錳合金，表面合金是鋁-硅合金。這種復(fù)合錠在進(jìn)行熱軋和冷軋加工之后，可形成復(fù)合金屬釬焊片材，這種片材可進(jìn)行釬焊操作，以形成抗蝕的釬焊結(jié)構(gòu)。在另一特別優(yōu)選的實(shí)施例中，合金核心是廢料鋁合金，表面合金是純鋁合金。這種復(fù)合錠在進(jìn)行熱軋和冷軋以形成復(fù)合金屬片材時(shí)，提供了便宜的回收產(chǎn)品，其具有改進(jìn)的抗蝕性能、表面精加工能力，等等。在本文中，純鋁合金是熱導(dǎo)率大于190W/m/K、并且凝固溫度范圍小于5(TC的鋁合金。在另一特別優(yōu)選的實(shí)施例中，合金核心是高強(qiáng)度的不可熱處理的合金(例如Al-Mg合金)，表面合金是可釬焊的合金(例如Al-Si合金)。這種復(fù)合錠在進(jìn)行熱軋和冷軋以形成復(fù)合金屬片材時(shí)可容易地接受成形操作，并用于可之后進(jìn)行釬焊或類似結(jié)合加工的汽車結(jié)構(gòu)中。在另一特別優(yōu)選的實(shí)施例中，合金核心是高強(qiáng)度的可熱處理合金(例如2xxx合金)，表面合金是純鋁合金。這種復(fù)合錠在進(jìn)行熱軋和冷軋后，形成了適用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)合金屬片材。這種純合金可選擇用于抗蝕或表面精加工，并且其固相線溫度最好應(yīng)高于核心合金的固相線溫度。在另一特別優(yōu)選的實(shí)施例中，合金核心是中等強(qiáng)度的可熱處理合金(例如Al-Mg-Si合金)，表面合金是純鋁合金。這種復(fù)合錠在進(jìn)行熱軋和冷軋之后，可形成適用于汽車封罩的復(fù)合金屬片材。純合金可選擇用于抗蝕或表面精加工，并且最好應(yīng)具有高于核心合金之固相線溫度的固相線溫度。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，錠具有圓柱形的截面，并且包括第一合金的核心和第二合金的同心表面層。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，錠具有矩形或方形的截面，并且包括第二合金的核心和第一合金的環(huán)形表面層。在說(shuō)明了本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例的附圖中圖1是部分剖開的正視圖，顯示了單一分隔壁；圖2是合金之間的接觸的示意圖；圖3是類似于圖1的部分剖開的正視圖，但顯示了一對(duì)分隔壁；圖4是類似于圖3的部分剖開的正視圖，但其中第二合金具有比供給到中心室中的第一合金更低的液相線溫度；圖5a、5b和5c是平面圖，顯示了可與本發(fā)明一起使用的供料室的一些備選設(shè)置；圖6是圖1的一部分的部分剖開的放大圖，顯示了曲率控制系統(tǒng)；圖7是模型的平面圖，顯示了分隔壁的可變曲率的效果；圖8是圖1的一部分的放大圖，顯示了合金之間的錐形分隔壁；圖9是模型的平面圖，顯示了分隔壁的尤其優(yōu)選的構(gòu)造；圖10是示意圖，顯示了本發(fā)明的金屬液面控制系統(tǒng)；圖11是用于本發(fā)明的供料室之一的供料系統(tǒng)的透視圖；圖12是模型的平面圖，顯示了分隔壁的另一優(yōu)選的構(gòu)造；圖13是利用了本發(fā)明方法形成的一對(duì)相鄰合金之間的結(jié)合面的斷面的顯微照片，顯示了在相對(duì)的合金中形成了金屬間顆粒；圖14是與圖13相同的結(jié)合面的斷面的顯微照片，顯示了金屬間羽狀物或滲出物的形成；圖15是在本發(fā)明范圍外的條件下加工而成的一對(duì)相鄰合金之間的結(jié)合面的斷面的顯微照片；圖16是利用本發(fā)明方法形成的包覆合金層和鑄造核心合金之間的結(jié)合面的斷面的顯微照片；圖17是利用本發(fā)明方法形成的包覆合金層和鑄造核心合金之間的結(jié)合面的斷面的顯微照片，并且顯示出在結(jié)合面處沿著包覆合金的晶界單獨(dú)地存在核心合金的組分；圖18是利用本發(fā)明方法形成的包覆合金層和鑄造核心合金之間的結(jié)合面的斷面的顯微照片，顯示了與圖17所示一樣存在的擴(kuò)散合金組分和圖19是利用本發(fā)明方法形成的包覆合金層和鑄造核心合金之間的結(jié)合面的斷面的顯微照片，并且也顯示了與圖17所示一樣存在的擴(kuò)散合金組分。具體實(shí)施例方式參考圖l，矩形鑄造模型組件IO具有模型壁ll，其形成了其中冷卻水13的流從中分配出的水套12的一部分。模型的供料部分被分隔壁14分成兩個(gè)供料室。配備有可調(diào)式節(jié)流件32的熔融金屬輸送槽30和輸送噴嘴15將第一合金供給至一個(gè)供料室中，配備有側(cè)通道、輸送噴嘴16和可調(diào)式節(jié)流件31的第二金屬輸送槽24將第二合金供給至第二供料室中。可調(diào)式節(jié)流件31，32或者是手動(dòng)調(diào)節(jié)的，或者響應(yīng)于一些控制信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)入各自供料室的金屬流。可垂直活動(dòng)的底部塊單元17支撐正在形成的初期復(fù)合錠，并且在開始鑄造之前配合入模型的出口端中，隨后降低以允許形成錠。參考圖2更清楚地所示，在第一供料室中，熔融金屬18的主體逐漸地冷卻，以形成相鄰于分隔壁下端的自支撐表面27，然后形成處于液態(tài)和固態(tài)之間的區(qū)19，其通常被稱為糊狀區(qū)。在該糊狀或半固態(tài)區(qū)之下是固態(tài)金屬合金20。具有比第一合金18更低液相線溫度的第二合金液流21供給至第二供料室中。這種金屬也形成糊狀區(qū)22，并且最終形成固態(tài)部分23。在金屬與分隔壁14分離時(shí)，自支撐表面27典型地承受輕微的收縮，然后在逐漸承受金屬18的金屬靜力頭所引起的展開力時(shí)，會(huì)發(fā)生輕微的膨脹。自支撐表面具有足夠強(qiáng)度來(lái)約束這種力，即使表面的溫度會(huì)處于金屬18的固相線溫度之上。表面上的氧化層可有助于這種力的平衡。分隔壁14的溫度通過(guò)經(jīng)過(guò)封閉通道33的溫度控制流體而保持在預(yù)定的目標(biāo)溫度，該通道33具有入口36和出口37來(lái)用于輸送和排出從分隔壁帶走熱量的溫度控制流體，以便形成用于在分隔壁35的端部之下來(lái)控制自支撐表面27溫度的冷卻界面。然后將第二室中的金屬21的上表面34保持在處于分隔壁14的下邊緣35之下的位置，同時(shí)將自支撐表面27的溫度保持成使得在其中表面27的溫度處于金屬18的固相線溫度和液相線溫度之間的點(diǎn)處，金屬21的表面34接觸到該自支撐表面27。典型地，表面34被控制在略處于分隔壁14下邊緣35之下的點(diǎn)處，一般離下邊緣大約2至20毫米。這樣，在該點(diǎn)處在兩股合金流之間形成的界面層之間就形成了非常牢固的冶金結(jié)合，同時(shí)不會(huì)出現(xiàn)合金的過(guò)度混合。使金屬18的自支撐表面27的溫度處于所需范圍內(nèi)所要求的冷卻劑的流量(和溫度)通常通過(guò)使用小的熱電偶來(lái)憑經(jīng)驗(yàn)確定，該熱電偶在金屬錠成形過(guò)程中嵌入金屬錠的表面27中，一旦形成了用于金屬18的既定成分和鑄造溫度(鑄造溫度是金屬18傳輸至供料室的入口端處的溫度)，就形成了用于這種合金的鑄造實(shí)踐的一部分。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，尤其在通過(guò)通道33的固定冷卻劑流量的情形下，在出口37測(cè)得的離開分隔壁冷卻劑通道的冷卻劑的溫度與在分隔壁的底緣下方預(yù)定位置處的金屬自支撐表面的溫度很好地相關(guān)聯(lián)，因此，通過(guò)在冷卻劑通道的出口提供溫度測(cè)量器件如熱電偶或熱敏電阻40，就提供了控制該臨界溫度的簡(jiǎn)單且有效的手段。圖3是與圖1所示基本上相同的模型，但在這種情況下，一對(duì)分隔壁14和14a用于將模型的開口分成三個(gè)供料室。提供了用于第一金屬合金的中心室和用于第二金屬合金的一對(duì)外供料室。外供料室可適用于第二和第三金屬合金，在這種情況下，分隔壁14和14a的下端可定位在不同的位置，并且溫度控制對(duì)于兩個(gè)分隔壁而言可以不同，這取決于鑄造以及在第一合金和第二合金之間以及在第一和第三合金之間形成高強(qiáng)度結(jié)合界面的具體要求。如圖4所示，也可以使合金倒過(guò)來(lái)，使第一合金流供給至外供料室中，而使第二合金流供給至中心供料室中。圖5以平面圖顯示了若干更復(fù)雜的室設(shè)置。在這些設(shè)置中的每一設(shè)置中，具有用于模型的外壁11，以及分隔開單獨(dú)室的內(nèi)分隔壁14。相鄰室之間的各分隔壁14必須被定位并且熱控制成使得可保持本文所述的用于鑄造的條件。這意味著，分隔壁可從模型的入口向下延伸并終止于不同位置處，并且可被控制在不同的溫度下，各室中的金屬液面可根據(jù)鑄造實(shí)踐的要求而被控制在不同的液面下。使分隔壁14具有柔性或能夠在如圖6和7所示的模型平面中具有可變的曲率是有利的。曲率通常在穩(wěn)態(tài)位置14和起始位置14'之間變化，以便在整個(gè)鑄造過(guò)程中保持恒定的界面。這通過(guò)臂25來(lái)實(shí)現(xiàn)，該臂25在一端連接在分隔壁14頂部上，并且通過(guò)線性執(zhí)行機(jī)構(gòu)26在水平方向上驅(qū)動(dòng)。如果有必要，執(zhí)行機(jī)構(gòu)將受到熱屏蔽42的保護(hù)。合金的熱性能可出現(xiàn)很大的變化，曲率的變化量和程度根據(jù)選擇用于錠中不同層的合金而是預(yù)定的。這一般是憑經(jīng)驗(yàn)確定的，以作為用于特定產(chǎn)品的鑄造實(shí)踐的一部分。如圖8所示，分隔壁14也可在金屬18的一側(cè)上沿著垂直方向呈錐形43。這種錐形可沿著分隔壁14的長(zhǎng)度變化，以便進(jìn)一步控制相鄰合金層之間的界面形狀。這種錐形也可用在模型的外壁ll上。這種錐形或形狀可利用例如在美國(guó)專利6260602(Wagstaff)中所述的原理來(lái)形成，并且也將取決于選擇用于相鄰層的合金。分隔壁14由金屬(例如鋼或鋁)制造，并且可由石墨部分地制成，例如通過(guò)在錐形的表面上采用石墨嵌入體46來(lái)制成。油輸送通道48和凹槽47也可用于提供潤(rùn)滑劑或分離物質(zhì)。當(dāng)然，嵌入體和油輸送構(gòu)造可以本
技術(shù)領(lǐng)域：
中已知的方式而用在外壁上。分隔壁的一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例如圖9所示。分隔壁14沿著矩形截面錠的一個(gè)或兩個(gè)長(zhǎng)(軋制)面基本上平行于模型側(cè)壁ll地延伸。在接近模型長(zhǎng)側(cè)的端部處，分隔壁14具有90°的曲線45，并且終止于長(zhǎng)側(cè)壁11上的位置50處，而不是完全地延伸至短的側(cè)壁。帶有這種分隔壁的包覆錠鑄件可進(jìn)行軋制，從而與更傳統(tǒng)的軋制包覆工藝相比，可更好地保持片材寬度上的包覆形狀。圖8至所示的錐形也可應(yīng)用于這種設(shè)計(jì)，其中，例如高度的錐形可用在彎曲表面45上，中等程度的錐形可用在直線段44上。圖10顯示了控制鑄造模型中的金屬液面的方法，該方法可用于任何鑄造模型，無(wú)論是否用于鑄造分層狀的錠，但尤其適用于控制有限空間內(nèi)的金屬液面，這種情況會(huì)在用于鑄造多層錠的模型中的一些金屬室中遇到。氣體供應(yīng)源51(典型地為惰性氣體瓶)連接在流量控制器52上，流量控制器52將少量的氣體流傳輸至設(shè)在模型內(nèi)的基準(zhǔn)位置54處的帶有開口端53的氣體輸送管。氣體輸送管的內(nèi)徑在其出口處典型地為3至5毫米之間?；鶞?zhǔn)位置選擇成在鑄造操作過(guò)程中處于金屬55的頂面之下，并且該基準(zhǔn)位置可根據(jù)鑄造實(shí)踐的要求而不同。壓力傳感器56在流量控制器和開口端之間的點(diǎn)處連接在氣體輸送管上，以便測(cè)量管中氣體的反壓力。該壓力傳感器56又產(chǎn)生可與基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較的信號(hào)，以通過(guò)本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的手段來(lái)控制進(jìn)入該室的金屬流。例如，可以在難熔管58中使用可調(diào)的難熔塞子57，難熔管58又可從金屬輸送槽59供給。在使用中，氣體流被調(diào)節(jié)至較低的水平，其剛好足以保持氣體輸送管端開啟。嵌入在氣體輸送管開口端中的難熔纖維用于抑制因氣泡形成所引起的壓力波動(dòng)。所測(cè)量的壓力然后用于確定氣體輸送管的開口端進(jìn)入室中金屬表面之下的浸入程度，并因此確定金屬表面相對(duì)于基準(zhǔn)位置的液面，因此，金屬進(jìn)入該室的流率受到控制，以保持金屬表面處在相對(duì)于基準(zhǔn)位置的預(yù)定位置。流量控制器和壓力傳感器是常見的器件。然而，尤其優(yōu)選的是，流量控制器能夠可靠地對(duì)氣體流進(jìn)行5至10毫升/分鐘范圍內(nèi)的流量控制。能夠測(cè)量大約0.lpsi(0.689kPa)壓力的壓力傳感器在本發(fā)明中提供了金屬液面控制(至l毫米)的良好手段，即使在通過(guò)氣體輸送管開口端的慢起泡而導(dǎo)致壓力出現(xiàn)輕微波動(dòng)的情形下，該組合也能提供良好的控制。圖ll顯示了本發(fā)明模型的頂部的一部分的透視圖。顯示了用于其中一個(gè)金屬室的供料系統(tǒng)，其尤其適用于將金屬供給至較窄的供料室中，這可用于在錠上形成包覆表面。在該供料系統(tǒng)中，通道60設(shè)置成相鄰于供料室，該供料室具有連接于其上的若干小的向下流槽61，這些流槽61終止于金屬的表面之下。通過(guò)本領(lǐng)域中已知的手段利用難熔織物制成的分配袋62安裝在各向下流槽61的出口周圍，以改善金屬分布和溫度的均勻性。通道又從槽68供給，其中單條向下流槽69延伸進(jìn)入通道中的金屬內(nèi)，并且在槽68中插入了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的流量控制塞子(未示出)。該通道定位成并且在水平高度上設(shè)置成使得金屬均勻地流向所有的位置。圖12顯示了分隔壁14的另一優(yōu)選設(shè)置，其用于鑄造在兩個(gè)面上都進(jìn)行了包覆的矩形截面錠。分隔壁具有沿著矩形截面錠的一個(gè)或兩個(gè)長(zhǎng)(軋制)面而基本上平行于模型側(cè)壁11的直線段44。然而，在這種情況下，各分隔壁具有彎曲的端部分49，其在位置41處與模型的更短端壁相交。與更傳統(tǒng)的軋制包覆工藝相比，這又可用于保持片材寬度上的包覆形狀。盡管顯示為用于在兩個(gè)面上進(jìn)行包覆，但也可很好地用于在錠的單一面上進(jìn)行包覆。圖13是放大15倍的顯微照片，顯示了在本發(fā)明的條件下鑄造的A1-Mn合金81(X-904，其包含0.74X重量的Mn、0.55%重量的Mg、0.3%重量的Cu、0.17%重量的，0.07%重量的Si，余量為Al和不可避免的雜質(zhì))和Al-Si合金82(AA4147，其包含12%重量的Si，O.19X重量的Mg，余量為Al和不可避免的雜質(zhì))之間的界面80。Al-Mn合金具有1190°F(643°C)的固相線溫度和1215°F(657°C)的液相線溫度。Al-Si合金具有1070°F(576tO的固相線溫度和1080。F(582°C)的液相線溫度。Al-Si合金被供給至鑄造模型中，使得可保持金屬的上表面，因此該上表面可在其中自支撐表面已形成于A1-Mn合金上的位置處接觸到Al-Mn合金，但該上表面的溫度處在Al-Mn合金的固相線溫度和液相線溫度之間。在樣品上呈現(xiàn)了清楚的界面，表明沒有發(fā)生合金的混合，但作為附加，在相鄰于Al-Mn和Al-Si合金之間的界面80處，在Al-Si合金82中大約200微米的帶內(nèi)，可見到包含Mn85的金屬間化合物顆粒。金屬間化合物主要為MnAle和a-AlMn。圖14是放大200倍的顯微照片，顯示了與圖13所示相同合金組成的界面80，其中，在Al-Si合金與Al-Mn合金接觸之前，不允許其自身表面溫度降低至低于Al-Mn合金的固相線溫度?？捎^察到，羽狀物或滲出物88從A1-Mn合金81中從界面80延伸進(jìn)入Al-Si合金82中，該羽狀物或滲出物具有包含Mn的金屬間成分，其類似于圖13中的顆粒。羽狀物或滲出物典型地延伸進(jìn)入相鄰的金屬達(dá)100微米。合金之間的所得結(jié)合是牢固的冶金結(jié)合。包含Mn85的金屬間化合物顆粒也可在該顯微照片中見到，并且具有一般達(dá)20微米的尺寸。圖15是(放大300倍)的顯微照片，顯示了Al-Mn合金(AA3003)和Al-Si合金(AA4147)之間的界面，但其中Al-Mn自支撐表面冷卻至比Al-Mn合金的固相線溫度還要低大約5t:，在該點(diǎn)處，Al-Si合金的上表面接觸到Al-Mn合金的自支撐表面。合金之間的結(jié)合線90是清晰可見的，表明因此而形成了較弱的冶金結(jié)合。在第二合金中也沒有第一合金的滲出物或分散的金屬間成分。根據(jù)本發(fā)明的工藝來(lái)鑄造多種合金組合。鑄造條件調(diào)節(jié)成使得在第二合金的上表面處，第一合金的表面溫度處在第一合金的固相線溫度和液相線溫度之間。在所有情形下，將合金鑄造成690毫米X1590毫米和3米長(zhǎng)度的錠，然后通過(guò)傳統(tǒng)的預(yù)加熱、熱軋和冷軋來(lái)進(jìn)行加工。該合金組合鑄件在下表l中所示。所采用的傳統(tǒng)用語(yǔ)〃核心〃是指兩種復(fù)合合金中的更厚的支撐層，〃包覆層〃是指表面功能層。在該表中，第一合金是首先鑄造的合金，第二合金是與第一合金的自支撐表面相接觸的合金。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>在這些示例中的每一個(gè)中，包覆層是待固化的第一合金，核心合金在已形成自支撐表面但表面溫度仍處于以上給定的L-S范圍內(nèi)的點(diǎn)處而施加在包覆合金上。這可與其中包覆合金具有比核心合金更低的熔化范圍的上述釬焊片材的示例進(jìn)行比較，在上述釬焊片材的情形下，包覆合金(〃第二合金〃)施加在核心合金(〃第一合金〃)的自支撐表面上。在以上四種鑄件中，獲取包覆層和核心之間的界面的顯微照片。顯微照片放大了50倍。在每一圖像中，〃包覆〃層在左邊，〃核心〃層在右邊。圖16顯示了鑄件#051804的在包覆合金0303和核心合金3104之間的界面。在從包覆材料至更合金化的核心層之間，界面沒有晶粒結(jié)構(gòu)的變化。圖17顯示了鑄件#030826的在包覆合金1200和核心合金2124之間的界面。這些層之間的界面通過(guò)圖中的虛線94來(lái)表示。在該圖中，2124合金的合金組分的在離界面較短的距離處存在于1200合金的晶界中。這些合金組分在圖中顯示為間隔開的〃指狀物〃物質(zhì)，其中一個(gè)指狀物由標(biāo)號(hào)95表示?？梢钥吹?，2124合金組分延伸了大約50微米的一段距離，在這些條件下，這樣的距離一般相當(dāng)于1200合金的單個(gè)晶粒。圖18顯示了鑄件#031013的在包覆合金0505和核心合金6082之間的界面，圖19顯示了鑄件#030827的在包覆合金1050和核心合金6111之間的界面。在這些圖中的每一圖中，可在緊鄰于界面處在包覆合金的晶界中，可見到核心合金的合金組分。權(quán)利要求一種復(fù)合金屬鑄錠，其包括多個(gè)大致平行的縱長(zhǎng)層，其中相鄰層由不同成分的合金形成，其中相鄰合金層之間的界面為基本上連續(xù)的冶金結(jié)合的形式，其特征在于，在相鄰于所述界面的所述相鄰合金之第二合金的區(qū)域中，存在有所述相鄰合金之第一合金的一種或多種金屬間成分的分散顆粒。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合金屬鑄錠，其特征在于，在所述相鄰合金之一中存在有一種或多種金屬間成分的羽狀物或滲出物，其從所述界面延伸進(jìn)入所述相鄰合金之中的第一3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合金屬鑄錠，其特征在于，在相鄰于所述界面處，存在有所述相鄰合金之所述第二合金的層，其包含分散在所述層內(nèi)的所述相鄰合金之所述第一合金的元素。4.一種用于鑄造包括不同合金成分的至少兩個(gè)層的復(fù)合金屬錠的方法，其中，通過(guò)將熔融狀態(tài)下的所述第二合金施加在所述第一合金的表面上，同時(shí)使所述第一合金的表面處在所述第一合金的固相線溫度和液相線溫度之間的溫度下，來(lái)形成包括第一合金和第二合金的成對(duì)的相鄰層。5.—種復(fù)合金屬錠，其包括不同合金成分的至少兩個(gè)層，其中，通過(guò)將熔融狀態(tài)下的所述第二合金施加在所述第一合金的表面上，同時(shí)使所述第一合金的表面處在所述第一合金的固相線溫度和液相線溫度之間的溫度下，來(lái)形成包括第一合金和第二合金的成對(duì)的相鄰層。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合金屬錠，其特征在于，所述錠的截面為矩形，并且包括所述第一合金的核心層，以及位于所述矩形長(zhǎng)側(cè)上的所述第二合金的至少一個(gè)表面層。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合金屬錠，其特征在于，所述第一合金是鋁_錳合金，所述第二合金是鋁-硅合金。8.—種復(fù)合片材產(chǎn)品，其包括根據(jù)權(quán)利要求7所述的經(jīng)熱軋和冷軋的復(fù)合金屬錠。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合片材產(chǎn)品，其特征在于，所述片材產(chǎn)品包括釬焊片材。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的復(fù)合片材產(chǎn)品，其特征在于，所述片材產(chǎn)品利用基于焊劑的或無(wú)焊劑的釬焊方法而結(jié)合在釬焊結(jié)構(gòu)中。11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合金屬錠，其特征在于，所述第一合金是廢料鋁合金，所述第二合金為其熱導(dǎo)率大于190W/m/K、并且凝固溫度范圍小于5(TC的鋁合金。12.—種復(fù)合片材產(chǎn)品，其包括根據(jù)權(quán)利要求11所述的經(jīng)熱軋和冷軋的復(fù)合金屬錠。13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合金屬錠，其特征在于，所述第一合金是鋁_鎂合金，所述第二合金是鋁-硅合金。14.一種復(fù)合片材產(chǎn)品，其包括根據(jù)權(quán)利要求13所述的熱軋和冷軋的復(fù)合金屬錠。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的復(fù)合片材產(chǎn)品，其特征在于，所述片材產(chǎn)品包括可釬焊的汽車構(gòu)件。16.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合金屬錠，其特征在于，所述第一合金是可熱處理的高強(qiáng)度鋁合金，所述第二合金是其熱導(dǎo)率大于190W/m/K、并且凝固溫度范圍小于5(TC的鋁合金。17.—種復(fù)合片材產(chǎn)品，其包括根據(jù)權(quán)利要求16所述的經(jīng)熱軋和冷軋的復(fù)合金屬錠。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的復(fù)合片材產(chǎn)品，其特征在于，所述片材產(chǎn)品包括抗蝕的飛機(jī)用片材。19.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合金屬錠，其特征在于，所述第一合金是鋁_鎂_硅合金，所述第二合金是其熱導(dǎo)率大于190W/m/K、并且凝固溫度范圍小于5(TC的鋁合金。20.—種復(fù)合片材產(chǎn)品，其包括根據(jù)權(quán)利要求19所述的經(jīng)熱軋和冷軋的復(fù)合金屬錠。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的復(fù)合片材產(chǎn)品，其特征在于，所述片材產(chǎn)品包括汽車封罩面板。22.—種包括細(xì)長(zhǎng)錠的鑄錠產(chǎn)品，其在截面中包括兩種或多種不同合金成分的單獨(dú)合金層，其中相鄰合金之間的界面為大致連續(xù)冶金結(jié)合的形式，其特征在于，在相鄰于所述界面的所述相鄰合金之第二合金的區(qū)域中，存在有所述相鄰合金之第一合金的一種或多種金屬間成分的分散顆粒。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的鑄錠產(chǎn)品，其特征在于，在所述相鄰合金之一的一種或多種金屬間成分上存在有羽狀物或滲出物，其從所述界面延伸進(jìn)入相鄰于所述界面的相鄰合金之第二合金的區(qū)域內(nèi)。24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的鑄錠產(chǎn)品，其特征在于，在所述鑄造產(chǎn)品中存在相鄰于所述界面的擴(kuò)散帶，在相鄰合金層之第二合金層中，包含有來(lái)自于相鄰合金層之第一合金層的合金化元素。25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的鑄錠產(chǎn)品，其特征在于，在所述鑄造產(chǎn)品中存在這樣的層，所述層在所述相鄰合金層之間的界面處，具有比相鄰合金層之第一合金層內(nèi)所具有的金屬間顆粒量要少的金屬間顆粒。26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的鑄錠產(chǎn)品，其特征在于，具有較少量金屬間顆粒的所述層的厚度處于4至8毫米之間。27.—種包括細(xì)長(zhǎng)錠的鑄錠產(chǎn)品，其在截面中包括兩個(gè)或多個(gè)在相鄰層中具有不同合金成分的單獨(dú)合金層，其中相鄰的第一合金和第二合金合金之間的界面為在所述第一合金和第二合金之間形成大致連續(xù)冶金結(jié)合的形式，其中所述第二合金的合金組分只出現(xiàn)在相鄰于所述界面的所述第一合金的晶界之間。28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的鑄錠產(chǎn)品，其特征在于，通過(guò)將熔融狀態(tài)的所述第二合金施加在所述第一合金的表面上，同時(shí)使所述第一合金的表面處在所述第一合金的固相線溫度和液相線溫度之間的溫度下，所述第二合金的合金組分就會(huì)出現(xiàn)在所述第一合金的晶界之間。全文摘要一種復(fù)合金屬鑄錠，其包括多個(gè)大致平行的縱長(zhǎng)層，其中相鄰層由不同成分的合金形成，其中相鄰合金層之間的界面為基本上連續(xù)的冶金結(jié)合的形式，其特征在于，在相鄰于所述界面的所述相鄰合金之第二合金的區(qū)域中，存在有所述相鄰合金之第一合金的一種或多種金屬間成分的分散顆粒。文檔編號(hào)B22D11/10GK101745626SQ20091000708公開日2010年6月23日申請(qǐng)日期2004年6月23日優(yōu)先權(quán)日2003年6月24日發(fā)明者B·斯彭德洛夫,E·W·里夫斯,K·T·庫(kù)波,M·D·安德森,R·B·瓦斯塔夫,T·F·比肖夫,W·J·芬頓申請(qǐng)人:諾維爾里斯公司