半固態(tài)漿料的制備方法及其制備設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半固態(tài)金屬成形領(lǐng)域，具體涉及一種半固態(tài)漿料制備方法及其制備設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]20世紀(jì)70年代初發(fā)展起來的半固態(tài)鑄造技術(shù)，使傳統(tǒng)鑄造方式發(fā)生了深刻變化。國內(nèi)外學(xué)者提出了許多半固態(tài)金屬漿料制備工藝方法，如機(jī)械攪拌法、電磁攪拌法、控制凝固法、應(yīng)變激活工藝、粉末冶金方法以及其他方法等。目前很多的半固態(tài)金屬制漿方法存在:熔體易受污染，能量消耗大;工藝參數(shù)不易控制，鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。
[0003]泰國Songkla大學(xué)的Wannasin等提出的氣體攪拌的流變成型技術(shù)，通過鉆有細(xì)小孔洞的石墨棒向合金熔體中通氬氣使熔體激冷形核，由氣流產(chǎn)生的強(qiáng)烈攪拌破碎了石墨棒附近的枝晶，而且對流所產(chǎn)生的局部熔體過熱使得枝晶部分重熔并變得圓整。華中科技大學(xué)皺瑩和張磊等人通過電機(jī)帶動(dòng)石墨棒旋轉(zhuǎn)吹氣制得了 AZ91D鎂合金半固態(tài)漿料。王文俊等人在旋轉(zhuǎn)石墨棒的基礎(chǔ)上加上了機(jī)械振動(dòng)，提出氣流攪拌機(jī)械振動(dòng)復(fù)合法制取半固態(tài)漿料的工藝。
[0004]上述的氣流攪拌法制備漿料具有過程簡單，成本低的優(yōu)勢，但氣流攪拌法存在易造成氧化夾雜和熔體污染、并可能堵塞氣孔的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種半固態(tài)漿料的制備方法，其制備流程短、效率高、易于控制，半固態(tài)漿料中的晶核分布均勻，生產(chǎn)過程安全;此外，本發(fā)明還提供一種適用于上述制備方法的設(shè)備。
[0006]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明一方面提供一種半固態(tài)漿料的制備方法，其包括如下步驟:
[0007]利用承載容器承載將要進(jìn)行半固態(tài)處理的金屬熔體；
[0008]通過將其溫度低于所述金屬熔體溫度的制漿棒的下部置入所述金屬熔體內(nèi)，使制漿棒周圍的金屬熔體形成大量的初生固相，以便形成液態(tài)金屬熔體內(nèi)分散有初生固相的半固態(tài)漿料；
[0009]其中，通過向所述制漿棒持續(xù)提供制冷液體，使所述制漿棒溫度始終低于所述金屬熔體溫度。
[0010]其中，向所述制漿棒持續(xù)提供制冷液體時(shí)，通過擺動(dòng)所述制漿棒，將所述制漿棒周圍的初生固相均勻分散于液態(tài)的金屬熔體中，從而形成半固態(tài)漿料。
[0011 ]其中，所述制漿棒包括:制漿棒本體;上下并排設(shè)置于制漿棒本體上部的進(jìn)液口和出液口；設(shè)置于制漿棒本體內(nèi)的用于連通進(jìn)液口和出液口的通道;其中，所述制冷液體流過所述通道，用于吸收所述液態(tài)的金屬熔體釋放的熱量，使所述制漿棒溫度始終低于所述金屬熔體溫度。
[0012]優(yōu)選的，所述通道包括:設(shè)置于所述制漿棒本體內(nèi)腔中的第一空腔和第二空腔，沿制漿棒本體軸向并排延伸;其兩端與第一空腔和第二空腔的底端分別連通的第三空腔;其中，所述第一空腔的頂端與所述進(jìn)液口相連通，所述第二空腔的頂端與所述出液口相連通；其中，所述第三空腔設(shè)置于所述制漿棒本體的底部。
[0013]其中，向所述制漿棒持續(xù)提供制冷液體包括如下步驟:
[0014]通過供液裝置，將其溫度超出設(shè)定低溫值的制冷液體經(jīng)由所述進(jìn)液口持續(xù)栗入所述制漿棒的通道；
[0015]流過制漿棒通道的制冷液體，吸收所述制漿棒周圍的金屬熔體散發(fā)出的熱量形成受熱液體；
[0016]受熱液體經(jīng)由所述出液口流動(dòng)至制冷源處，通過制冷源對受熱液體進(jìn)行降溫處理，以便形成被供液裝置栗入所述通道的制冷液體。
[0017]其中，所述制冷液體為熔點(diǎn)低、沸點(diǎn)高的金屬溶液或金屬化合物溶液。
[0018]優(yōu)選的，所述制冷液體為錫溶液或鎵溶液或銦溶液或錫合金溶液或鎵合金溶液或銦合金溶液中的任一種。
[0019]其中，通過制冷源對受熱液體進(jìn)行降溫處理后，還包括對降溫后形成的降溫液體的溫度進(jìn)行檢測的步驟，以便確定降溫液體是否為被供液裝置栗入所述通道的制冷液體。
[0020]優(yōu)選的，對所述降溫液體的溫度值進(jìn)行檢測包括如下步驟:
[0021]通過溫度檢測元件對所述降溫液體的溫度進(jìn)行檢測，得到檢測溫度值；
[0022]將檢測溫度值與預(yù)先設(shè)定的制冷液體的預(yù)設(shè)溫度范圍進(jìn)行比較；
[0023]根據(jù)比較結(jié)果，判斷是否對所述降溫液體的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0024]此外，本發(fā)明還提供一種用于如上所述的半固態(tài)漿料制備方法的設(shè)備，其包括:用于承載將要進(jìn)行半固態(tài)處理的金屬熔體的承載容器;其溫度低于所述金屬熔體溫度的制漿棒，其下端用于置入所述金屬熔體內(nèi)；用于持續(xù)流過制漿棒的制冷液體;其中，通過向所述制漿棒持續(xù)提供制冷液體，使所述制漿棒溫度始終低于所述金屬熔體溫度，以便所述制漿棒周圍的金屬熔體形成大量的初生固相，從而形成液態(tài)金屬熔體內(nèi)分散有初生固相的半固態(tài)漿料。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的半固態(tài)漿料的制備方法及其制備設(shè)備具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0026]I)本發(fā)明通過制冷液體對制漿棒進(jìn)行快速冷卻，從而使制漿棒周圍的金屬熔體形成大量近球狀初生固相，并通過擺動(dòng)制漿棒將承載容器中的初生固相均勻分布在液態(tài)的金屬熔體中，不僅操作方式簡便，而且能夠使初生固相的晶核在半固態(tài)漿料中分布均勻，提高了半固態(tài)漿料的混合效率和質(zhì)量；
[0027]2)本發(fā)明采用制冷液體直接冷卻制漿棒，效率高，控制簡易，且本發(fā)明采用的制冷液體為低熔點(diǎn)、高沸點(diǎn)的金屬或金屬化合物，即使出現(xiàn)意外泄露也不會(huì)與金屬熔體發(fā)生爆炸反應(yīng)，生產(chǎn)更加安全。
[0028]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明的半固態(tài)漿料制備設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2是本發(fā)明的調(diào)溫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖3是本發(fā)明的半固態(tài)漿料的制備流程圖；
[0032]圖4是本發(fā)明的采用鋁合金作為金屬熔體時(shí)形成的半固態(tài)漿料的金相顯微組織的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]本發(fā)明提供了一種半固態(tài)漿料的制備方法，該制備方法包括如下步驟:
[0034]利用承載容器承載將要進(jìn)行半固態(tài)處理的金屬熔體；
[0035]通過將其溫度始終低于金屬熔體溫度的制漿棒的下部置入金屬熔體內(nèi)，使制漿棒周圍的金屬熔體形成大量的初生固相，以便形成液態(tài)金屬熔體內(nèi)分散有初生固相的半固態(tài)漿料；
[0036]其中，通過向所述制楽;棒持續(xù)提供制冷液體，使所述制楽；棒溫度始終低于所述金屬熔體溫度。
[0037]具體的，如圖3所示，本發(fā)明的制備方法包括如下步驟。
[0038]S1、利用承載容器承載將要進(jìn)行半固態(tài)處理的金屬熔體
[0039]在承載容器中制備呈液態(tài)的金屬熔體，或者，將制備好的呈液態(tài)的金屬熔體加入到承載容器中。
[0040]其中，承載容器可以為其一端開口的筒形結(jié)構(gòu)，如，可以采用如圖1所示的其上端開口的料勺I，而金屬熔體可以為鎂合金溶液或鋁合金溶液等。在制備半固態(tài)漿料的過程中，還可以根據(jù)金屬熔體的特性，在承載容器上方設(shè)置惰性氣體進(jìn)行保護(hù)，以防止金屬熔體發(fā)生氧化反應(yīng)。
[0041]S2、通過將其溫度始終低于金屬熔體溫度的制漿棒的下部置入金屬熔體內(nèi)，使制漿棒周圍的金屬熔體形成大量的初生固相
[0042]其中，本發(fā)明采用的制漿棒2具有如圖1所示的結(jié)構(gòu)，其包括:制漿棒本體21;上下并排設(shè)置于制漿棒本體21上部的進(jìn)液口 22和出液口 23;設(shè)置于制漿棒本體21內(nèi)的用于連通進(jìn)液口 22和出液口 23的通道24;其中，通道24沿制漿棒本體21軸向延伸。
[0043]加工時(shí)，可以采用圓形的棒料制作制漿棒本體21，在制漿棒體體21側(cè)壁的上部開設(shè)兩個(gè)開口，一個(gè)為進(jìn)液口 22，一個(gè)為位于進(jìn)液口 22下方的出液口 23。在制漿棒本體21的內(nèi)腔中加工出第一空腔24、第二空腔26和第三空腔25，其中，第一空腔24和第二空腔26沿制漿棒本體的軸向并排延伸，第一空腔24的頂端與進(jìn)液口 22相連通，第二空腔26的頂端與出液口 23相連通，而第三空腔25的兩端與第一空腔24和第二空腔26的底端分別連通，且第三空腔25設(shè)在制漿棒本體的底部。三個(gè)空腔共同形成供制冷液體流動(dòng)的通道，而制漿棒本體內(nèi)的通道可以與外界的供液裝置形成閉合的回路。
[0044]其中，承載容器承載的液態(tài)的金屬熔體的溫度遠(yuǎn)大于制冷液體的溫度，通過將制漿棒的下部置入呈液態(tài)的金屬熔體內(nèi)(制漿棒下部的第三空腔完全位于金屬熔體內(nèi))，并向制漿棒持續(xù)不斷的提供制冷液體，可以使制漿棒快速冷卻，使制漿棒溫度始終低于金屬熔體溫度，使得制漿棒周圍的液態(tài)的金屬熔體