專利名稱：一種sima法制備半固態(tài)漿料的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種SIMA法制備半固態(tài)漿料的方法，屬于金屬半固態(tài)漿料的技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
半固態(tài)金屬技術(shù)是20世紀70年代提出的一種介于液態(tài)、固態(tài)成形的技術(shù)。它由于具有充型平穩(wěn)、制件致密性高、對模具的熱沖擊小、力學性能高、成形力低等特點，在汽車、航空、航天等領域有廣闊的應用前景。其中，制備出具有均勻、細小的非枝晶組織的半固態(tài)金屬漿料，是半固態(tài)金屬成形技術(shù)中最重要的一個環(huán)節(jié)，是半固態(tài)金屬成形技術(shù)的關鍵及基礎。半固態(tài)漿料的質(zhì)量決定了后續(xù)加工手段以及最終成形工件的質(zhì)量。目前，半固態(tài)漿料的制備技術(shù)已達20多種，主要分為液態(tài)法、控制凝固法和固態(tài)法三種。其中，SIMA法(Strain Induced Melt Activation，應變誘發(fā)熔化激活法)不需要液態(tài)金屬的攪拌工序，因此制備的半固態(tài)漿料致密度高、無污染、適用范圍廣，尤其對制備較高熔點的非枝晶合金具有獨特的優(yōu)越性。SIMA制漿法包括墩粗、擠壓等傳統(tǒng)方法與等徑角擠壓、高壓扭轉(zhuǎn)等新方法。墩粗、擠壓等傳統(tǒng)方法制備半固態(tài)漿料時，具有變形量小、變形不均勻并最終導致制備的漿料球化率低、組織和性能不均勻等缺點。等徑角擠壓、高壓扭轉(zhuǎn)等新的制漿方法，具有變形量大、模具復雜等特點，使得制備的漿料試樣尺寸小、工藝復雜、組織不均勻等缺
點ο

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述SIMA制備半固態(tài)漿料的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種簡單、高效、組織和性能均勻的制備半固態(tài)漿料的工藝，解決現(xiàn)有技術(shù)中制備半固態(tài)漿料產(chǎn)生的組織不均勻、試樣尺寸小等缺陷問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是首先測量所要制備的半固態(tài)合金的液固相線點，然后加熱合金進行開坯鍛，保溫一段時間后得到所需固相率的半固態(tài)漿料，包括如下具體制備步驟
(1)測量要制備半固態(tài)漿料合金的液固相線點；
(2)將合金坯料加熱至再結(jié)晶溫度之上100°C范圍之內(nèi)，利用開坯鍛工藝，對坯料進行多道次、多火的拔長和多次的鐓粗；每次拔長或鐓粗之前，如果坯料的溫度下降至再結(jié)晶溫度以下，則需要將坯料加熱至再結(jié)晶溫度之上100°C范圍之內(nèi)。(3)將變形后的合金坯料加熱至步驟(1)測得的液固相線溫度區(qū)間并保溫5 40分鐘后水淬，得到半固態(tài)坯料。所述步驟(2)中，制漿采用的SIMA法是開坯鍛工藝，也即采用多道次、多火的拔長和鐓粗成形，最終使開坯鍛后的合金坯料的變形量能夠達到30 50%。所述步驟(3)中，開坯鍛之后的合金坯料要進行等溫熱處理，將其加熱至液固相線溫度區(qū)間并保溫，通過控制加熱溫度和保溫時間來獲得不同固相率的半固態(tài)漿料，相同的加熱溫度，加熱時間越長，漿料的固相率越低；相同的加熱時間，溫度越高，漿料的固相率越低。本發(fā)明的特點就是采用多道次、多火的拔長和鐓粗變形，然后結(jié)合等溫熱處理制備半固態(tài)漿料，主要是利用反復拔長和鐓粗變形以代替現(xiàn)有的壓縮、擠壓、等徑角擠壓等工藝，制備出組織均勻、球化率控制精確的較大尺寸的半固態(tài)漿料。本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果是
1、采用本發(fā)明，使合金坯料進行開坯鍛成形，具體表現(xiàn)為進行多道次、多火的拔長和墩粗。在反復的墩拔過程中，坯料的形狀和尺寸不會發(fā)生較大的改變，而坯料可以獲得較大的塑性變形，破碎坯料的初始枝晶，儲備大量的塑性變形能，晶粒內(nèi)部產(chǎn)生大量的位錯和大角度的亞晶界。隨后液固相線區(qū)間的等溫熱處理過程中，能夠獲得均勻、細小球化組織的半固態(tài)漿料，固相率60 85%。2、本發(fā)明操作簡單，所得半固態(tài)漿料組織和性能好。


圖1為本發(fā)明成形工藝的流程圖2為本發(fā)明獲得的銅合金半固態(tài)坯料微觀組織。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步闡述，但本發(fā)明的保護內(nèi)容不限于所述范圍。實施例1
本發(fā)明的SIMA法制備ZCuSnlOPl錫青銅半固態(tài)漿料制備方法(參見圖1)
(1)測量要制備半固態(tài)漿料合金的液固相線點；本實施例中，合金為ZCuSnlOPl錫青銅合金，尺寸為Φ19Χ22πιπι的圓柱，利用差示掃描量熱法(DSC)測量該合金的固相線溫度為 833°C,液相線溫度為1000 oC ；
(2)將合金坯料加熱至再結(jié)晶溫度之上，利用開坯鍛工藝，對坯料進行多道次、多火的拔長和鐓粗；本實施例中，將錫青銅加熱至450、然后先沿坯料軸向?qū)ζ溥M行1次墩粗，每次壓下量為2mm ；最后對其拔長，每道次壓下量為1mm，一共拔長6個道次，開坯鍛后的合金坯料的變形量達到30% ；每次拔長或鐓粗之前，如果坯料的溫度下降至再結(jié)晶溫度以下，都需要將坯料加熱至450。c。(3)將變形后的合金坯料加熱至液固相線區(qū)間并保溫一段時間，制備出一定固相率的半固態(tài)漿料；本實施例中，將變形后的錫青銅加熱至900 并保溫5分鐘，然后水淬，最終制備出錫青銅半固態(tài)坯料的微觀組織如圖2所示，其組織均勻，固相率為85%。實施例2:
本發(fā)明的SIMA法制備5083鋁合金半固態(tài)漿料制備方法(參見圖1) (1)測量要制備半固態(tài)漿料合金的液固相線點；本實施例中，合金為5083鋁合金，尺寸為Φ30Χ45πιπι的圓柱，利用差示掃描量熱法(DSC)測量該合金的固相線溫度為571°C，液相線溫度為642 oC ；(2)將合金坯料加熱至再結(jié)晶溫度之上，利用開坯鍛工藝，對坯料進行多道次、多火的拔長和鐓粗；本實施例中，將鋁合金加熱至460、然后先沿坯料軸向?qū)ζ溥M行3次墩粗，每次壓下量為4mm ；最后對其拔長，每道次壓下量為2mm，一共拔長6個道次，開坯鍛后的合金坯料的變形量達到40% ；每次拔長或鐓粗之前，如果坯料的溫度下降至再結(jié)晶溫度以下，都需要將坯料加熱至460。c。(3)將變形后的合金坯料加熱至液固相線區(qū)間并保溫一段時間，制備出一定固相率的半固態(tài)漿料；本實施例中，將變形后的鋁合金加熱至600。c并保溫15分鐘，然后水淬，最終制備出組織均勻、球化率高的鋁合金半固態(tài)坯料。實施例3 本發(fā)明的SIMA法制備AZ91鎂合金半固態(tài)漿料制備方法(參見圖1)
(1)測量要制備半固態(tài)漿料合金的液固相線點；本實施例中，合金為AZ91鎂合金，尺寸為Φ 50 X 70mm的圓柱，利用差示掃描量熱法(DSC)測量該合金的固相線溫度為503°C，液相線溫度為595°C ；
(2)將合金坯料加熱至再結(jié)晶溫度之上，利用開坯鍛工藝，對坯料進行多道次、多火的拔長和鐓粗；本實施例中，將鎂合金加熱至300、然后先沿坯料軸向?qū)ζ溥M行4次墩粗，每次壓下量為6mm ；最后對其拔長，每道次壓下量為4mm，一共拔長6個道次，開坯鍛后的合金坯料的變形量達到50% ；每次拔長或鐓粗之前，如果坯料的溫度下降至再結(jié)晶溫度以下，都需要將坯料加熱至300。c。(3)將變形后的合金坯料加熱至液固相線區(qū)間并保溫一段時間，制備出一定固相率的半固態(tài)漿料；本實施例中，將變形后的鎂合金加熱至560。c并保溫40分鐘，然后水淬，最終制備出組織均勻、球化率高的鎂合金半固態(tài)坯料。結(jié)果表明本發(fā)明具有操作簡單、控制方便、球化率高、固相率控制準確等優(yōu)點，可以應用于銅合金、鋁合金以及鎂合金半固態(tài)坯料的制備。
權(quán)利要求
1.一種SIMA法制備半固態(tài)漿料的方法，其特征在于包括如下具體步驟(1)測量要制備半固態(tài)漿料合金的液固相線點；(2)將合金坯料加熱至再結(jié)晶溫度之上100°C范圍之內(nèi)，利用開坯鍛工藝，對坯料進行多道次、多火的拔長和多次的鐓粗；(3)將變形后的合金坯料加熱至步驟(1)測得的液固相線溫度區(qū)間并保溫5 40分鐘后水淬，得到半固態(tài)坯料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SIMA法制備半固態(tài)漿料的方法，其特征在于所述步驟(2)中，最終使開坯鍛后的合金坯料的變形量能夠達到30 50%。
全文摘要
本發(fā)明涉及半固態(tài)漿料制備領域，具體為一種新SIMA法制備半固態(tài)漿料的方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中半固態(tài)漿料制備中產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷問題。根據(jù)要制備半固態(tài)漿料合金的液固相線點，先將合金加熱到再結(jié)晶溫度以上，然后利用開坯鍛工藝，對其進行多道次的拔長和鐓粗，最后將其加熱至半固態(tài)溫度區(qū)間，制備出一定固相率的半固態(tài)漿料。本發(fā)明可以制備多種合金的半固態(tài)漿料，具有操作簡單、控制方便、球化率高、固相率控制準確等優(yōu)點。
文檔編號C22C1/00GK102560161SQ201210054148
公開日2012年7月11日 申請日期2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月5日
發(fā)明者盧德宏, 吳龍彪, 周榮, 周榮峰, 王佳, 肖寒, 蔣業(yè)華 申請人:昆明理工大學