半固態(tài)制漿裝置及使用該制漿裝置的復(fù)合板制備設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及半固態(tài)制漿【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及半固態(tài)制漿裝置及使用該裝置的復(fù)合板制備設(shè)備。半固態(tài)制漿裝置，包括用于與儲液箱連通的且自上而下傾斜設(shè)置的供金屬液流過的流道，流道具有用于與金屬液接觸的接觸表面，接觸表面上設(shè)置有自上而下平行排布的條狀凸起，相鄰條狀凸起之間構(gòu)成了凹槽，條狀凸起具有用于與金屬液流動方向垂直的長度方向。采用本發(fā)明中的半固態(tài)制漿裝置大大減少了流道的接觸表面的凝殼問題，由半固態(tài)制漿裝置得到的優(yōu)質(zhì)的半固態(tài)漿料可以與固態(tài)異質(zhì)材料之間形成良好的冶金結(jié)合，進而有效克服了傳統(tǒng)復(fù)合板制備工藝存在的難以實現(xiàn)界面冶金復(fù)合的技術(shù)難點。
【專利說明】半固態(tài)制漿裝置及使用該制漿裝置的復(fù)合板制備設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半固態(tài)制漿【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及半固態(tài)制漿裝置及使用該裝置的復(fù)合板制備設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]由于資源限制以及材料性能的需要，結(jié)合性能良好的層狀復(fù)合材料(如銅/鋁、鋼/鋁)已成為國內(nèi)外學(xué)者努力的目標(biāo)。半固態(tài)加工技術(shù)介于固態(tài)加工與液態(tài)加工之間，具有其獨特的優(yōu)勢，如降低能耗、成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量、性能等。經(jīng)研究半固態(tài)-固態(tài)制備技術(shù)可以制備出冶金結(jié)合良好的雙金屬復(fù)合材料，而快速制備出的優(yōu)質(zhì)半固態(tài)漿料是復(fù)合成形的前提和關(guān)鍵，但至今為止仍沒有適用于半固態(tài)-固態(tài)雙金屬復(fù)合的半固態(tài)制漿裝置。
[0003]專利號為201110440742.2的中國專利文件中公布了一種銅鋁復(fù)合板制備設(shè)備，該設(shè)備包括半固態(tài)制漿裝置，該半固態(tài)制漿裝置包括儲液槽和與儲液槽連通的流道，流道流出的半固態(tài)鋁漿流至板材的表面并隨板材移動，經(jīng)軋輥的軋制后而制備得到了復(fù)合板。由于該半固態(tài)制漿裝置制備得到的半固態(tài)漿料的晶粒粗大且半固態(tài)漿料易在流道的壁上凝殼，因而不能保證后續(xù)半固態(tài)漿料與固態(tài)異質(zhì)材料的良好冶金復(fù)合。
[0004]專利號為200610041892.5的中國專利文件中公布了一種半固態(tài)漿料的制備裝置，該裝置包括儲液箱、與儲液箱連通的導(dǎo)流管，導(dǎo)流管的外部套設(shè)有起振器，該起振器可以產(chǎn)生機械振動，盡管機械振動可以減少金屬液在導(dǎo)流管上的凝殼且提高形核率，但是其效果不是很明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種半固態(tài)制漿裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的金屬液易凝殼的問題。本發(fā)明還提供了一種使用上述半固態(tài)制漿裝置的復(fù)合板制備設(shè)備。
[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明中的半固態(tài)制漿裝置采用如下技術(shù)方案:半固態(tài)制漿裝置，包括用于與儲液箱連通的且自上而下傾斜設(shè)置的供金屬液流過的流道，流道具有用于與金屬液接觸的接觸表面，所述接觸表面上設(shè)置有自上而下平行排布的條狀凸起，相鄰條狀凸起之間構(gòu)成了凹槽，條狀凸起具有用于與金屬液流動方向垂直的長度方向。
[0007]所述條狀凸起的與其長度方向垂直的截面為鉅齒形。
[0008]所述條狀凸起兩側(cè)坡度不一致，沿金屬液流動方向條狀凸起下坡側(cè)較上坡側(cè)陡。
[0009]流道的接觸表面的截面為矩形，流道的接觸表面包括平行分布的上傾斜壁和下傾斜壁，條狀凸起設(shè)置于流道的下傾斜壁上。
[0010]半固態(tài)制漿裝置還包括用于向流道施加振動的振動施加系統(tǒng)，所述振動施加系統(tǒng)為設(shè)置于流道下部的超聲波振動施加系統(tǒng)，所述超聲波振動施加系統(tǒng)包括提供超聲波振動源的超聲波發(fā)生器和用于將超聲波振動傳遞給流道的超聲波轉(zhuǎn)換器。
[0011]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的復(fù)合板制備設(shè)備采用如下技術(shù)方案:復(fù)合板制備設(shè)備，包括半固態(tài)制漿裝置，半固態(tài)制漿裝置的下部設(shè)置有用于輸送板材的預(yù)熱輥，預(yù)熱輥的一側(cè)設(shè)置有用于將半固態(tài)液體與板材軋制在一起的成對設(shè)置的上軋輥和下軋輥，半固態(tài)制漿裝置包括用于與儲液箱連通的且自上而下傾斜設(shè)置的供金屬液流過的流道，流道具有用于與金屬液接觸的接觸表面，所述接觸表面上設(shè)置有自上而下平行排布的條狀凸起，相鄰條狀凸起之間構(gòu)成了凹槽，條狀凸起具有用于與金屬液流動方向垂直的長度方向。
[0012]所述條狀凸起的與其長度方向垂直的截面為鉅齒形。
[0013]所述條狀凸起兩側(cè)坡度不一致，沿金屬液流動方向條狀凸起下坡側(cè)較上坡側(cè)陡。
[0014]流道的接觸表面的截面為矩形，流道的接觸表面包括平行分布的上傾斜壁和下傾斜壁，條狀凸起設(shè)置于流道的下傾斜壁上。
[0015]復(fù)合板制備設(shè)備還包括用于向流道施加振動的振動施加系統(tǒng)，所述振動施加系統(tǒng)為設(shè)置于流道下部的超聲波振動施加系統(tǒng)，所述超聲波振動施加系統(tǒng)包括提供超聲波振動源的超聲波發(fā)生器和用于將超聲波振動傳遞給流道的超聲波轉(zhuǎn)換器。
[0016]本發(fā)明的有益效果:金屬液在流道的接觸表面上結(jié)晶并向內(nèi)生長為初生的枝晶，由于流道的接觸表面上設(shè)置有條狀凸起，上述枝晶之間具有一定的間隙，在金屬液中向下流動的過程，該條狀凸起之間的凹槽可以增加金屬液對枝晶的沖刷作用，使枝晶的晶粒發(fā)生破碎或斷裂后進入金屬液中向下流動，提高了漿料的流動性，大大減少了流道的接觸表面的凝殼問題，同時增加了形核率，得到了包含細小均勻固相顆粒的優(yōu)質(zhì)半固態(tài)漿料。當(dāng)半固態(tài)制漿裝置用于復(fù)合板制備設(shè)備時，由半固態(tài)制漿裝置得到的優(yōu)質(zhì)的半固態(tài)漿料可以與固態(tài)異質(zhì)材料之間形成良好的冶金結(jié)合，進而有效克服了傳統(tǒng)復(fù)合板制備工藝存在的難以實現(xiàn)界面冶金復(fù)合的技術(shù)難點。
[0017]進一步的，由于沿金屬液流動方向條狀凸起下坡側(cè)較上坡側(cè)陡，一方面在下坡時可以增加金屬液對枝晶的碰撞力；另一方面在上坡時，便于金屬液從條狀凸起之間的凹槽中流向下部條狀凸起的頂部，從而保證金屬液能順利向下流動，更加減少了流道的接觸表面上的凝殼問題。
[0018]進一步的，由于流道的接觸表面為矩形，可以防止金屬液下流的過程中外濺，并增大金屬液與流道的接觸面積，增加激冷作用，促進形核，便于快速制備半固態(tài)漿料。
[0019]進一步的，本發(fā)明采用超聲波振動施加系統(tǒng)，可根據(jù)需要調(diào)動振動頻率，當(dāng)振動頻率為20KHZ~30KHZ時，在條狀凸起與凹槽的協(xié)同作用下，能產(chǎn)生強烈的金屬液對流，可以同時保證初生相均勻形核、緩慢長大及避免相偏析，最終制得流變漿料品質(zhì)好，具體表現(xiàn)在初生晶粒細小，在固相晶粒占40-60%的半固態(tài)漿料中，整體晶粒尺寸細小且分布均勻，晶粒度達廣8級，晶粒平均尺寸達0.01~0.04mm ;半固態(tài)漿料的晶粒形核速率可提高8~10%，流變漿料中雜質(zhì)含量可控制在0.05、.1%以下；半固態(tài)漿料的黏稠度和流動性適中，保證固相含量在40-60%的同時漿料好的流動性，基本無接觸表面上的凝殼問題。由于半固態(tài)漿料具有的形核速率高、晶粒尺寸小、界面結(jié)合好的優(yōu)點，因而可以使復(fù)合板連續(xù)化生產(chǎn)的生產(chǎn)效率提高10-20%，制備的半固態(tài)-固態(tài)復(fù)合板界面結(jié)合強度可提高15~20%。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明中復(fù)合板制備設(shè)備的實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1中半固態(tài)制漿裝置的實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是圖2中流道的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3的A-A剖視圖。
【具體實施方式】
[0021]本發(fā)明的復(fù)合板制備設(shè)備的實施例1，如圖1-4所示:復(fù)合板制備設(shè)備，包括半固態(tài)制漿裝置，半固態(tài)制漿裝置的下部設(shè)置有用于輸送板材的預(yù)熱輥9，預(yù)熱輥9的一側(cè)沿板材的運動方向依次設(shè)置有用于將半固態(tài)液體與板材軋制在一起的成對設(shè)置的上軋輥51和下軋輥52、用于牽引板材移動的牽引機構(gòu)6。半固態(tài)制漿裝置包括儲液箱1，儲液箱I中設(shè)置有用于攪拌金屬液的攪拌棒2，儲液箱I的底部設(shè)有供金屬液流出的開口，半固態(tài)制漿裝置還包括用于與儲液箱連通的且自上而下傾斜設(shè)置的供金屬液流過的流道4，流道4左上部的開口與儲液箱I底部的開口連通，流道4的右下部的開口設(shè)置有預(yù)熱輥9的上方。流道4具有用于與金屬液接觸的接觸表面，接觸表面上設(shè)置有自上而下平行排布的條狀凸起41，相鄰條狀凸起41之間構(gòu)成了凹槽，條狀凸起41具有用于與金屬液流動方向垂直的長度方向，條狀凸起41的與其長度方向垂直的截面為鉅齒形。條狀凸起41具有上坡側(cè)和下坡偵牝條狀凸起41兩側(cè)坡度不一致，沿金屬液流動方向條狀凸起下坡側(cè)較上坡側(cè)陡。流道4的接觸表面的截面為矩形，流道4的接觸表面包括平行分布的上傾斜壁42和下傾斜壁43，條狀凸起4設(shè)置于流道的下傾斜壁43上。半固態(tài)制漿裝置還包括用于向流道施加振動的振動施加系統(tǒng)，在本實施例中，振動施加系統(tǒng)為設(shè)直于流道下部的超聲波振動施加系統(tǒng)，超聲波振動施加系統(tǒng)包括提供超聲波振動源的超聲波發(fā)生器20和用于將超聲波振動傳遞給流道的超聲波轉(zhuǎn)換器21、用于向超聲波發(fā)生器提供電能的電源22。超聲波發(fā)生器20設(shè)置于底座23的傾斜面上，超聲波發(fā)生器20、超聲波轉(zhuǎn)換器21、流道4三者平行設(shè)置。超聲波轉(zhuǎn)換器21支撐于流道4的左下方。
[0022]上述實施例的使用過程:儲液箱I中金屬液經(jīng)攪拌棒2攪拌后，進入流道4中且受到超聲波振動施加系統(tǒng)的作用而發(fā)生振動，制備得到了優(yōu)質(zhì)的半固態(tài)漿料，而后半固態(tài)漿料流至板材的上表面且隨板材向右移動，經(jīng)過上軋輥51和下軋輥52的軋制作用后，半固態(tài)漿料與固態(tài)的板材發(fā)生了良好的冶金結(jié)合而形成了優(yōu)質(zhì)的復(fù)合板7。
[0023]上述復(fù)合板制備設(shè)備的實施例1是針對半固態(tài)-固態(tài)復(fù)合而設(shè)計的，其有益效果在于:半固態(tài)制漿裝置可以高效制備出包含均勻細小固相顆粒的優(yōu)質(zhì)半固態(tài)漿料，進而為后續(xù)半固態(tài)漿料與固態(tài)異質(zhì)材料的良好冶金復(fù)合提高保證，有效克服了傳統(tǒng)復(fù)合板制備工藝存在的難以實現(xiàn)界面冶金復(fù)合的技術(shù)難點。采用本發(fā)明實施例1中的半固態(tài)制漿裝置制備得到的半固態(tài)漿料具有優(yōu)異性能，主要表現(xiàn)在以下幾個方面:品質(zhì)好，具體表現(xiàn)在初生晶粒細小，在固相晶粒占40-60%的半固態(tài)漿料中，整體晶粒尺寸細小且分布均勻，晶粒度達
級，晶粒平均尺寸達0.01~0.04mm ;半固態(tài)漿料，晶粒形核速率可提高8~10%，流變漿料中雜質(zhì)含量可控制在0.05、.1%以下；半固態(tài)漿料的黏稠度和流動性適中，保證固相含量在40-60%的同時漿料好的流動性，基本無接觸表面上的凝殼問題。由于半固態(tài)漿料具有的形核速率高、晶粒尺寸小、界面結(jié)合好的優(yōu)點，因而可以使復(fù)合板連續(xù)化生產(chǎn)的生產(chǎn)效率提高10-20%，制備的半固態(tài)-固態(tài)復(fù)合板界面結(jié)合強度可提高15~20%。
[0024]在本發(fā)明的復(fù)合板制備設(shè)備的其它實施例中，振動施加系統(tǒng)還可以為電磁振動施加系統(tǒng)。
[0025]在本發(fā)明的復(fù)合板制備設(shè)備的其它實施例中，還可以省去振動施加系統(tǒng)。[0026]在本發(fā)明的復(fù)合板制備設(shè)備中其它實施例中，流道還可以為流通槽。
[0027]本發(fā)明中半固態(tài)制漿裝置的實施例，該半固態(tài)制漿裝置的結(jié)構(gòu)與上述本發(fā)明中復(fù)合板制備設(shè)備實施例中的半固態(tài)制漿裝置的結(jié)構(gòu)相同，在此不再重復(fù)贅述。
【權(quán)利要求】
1.半固態(tài)制漿裝置，包括用于與儲液箱連通的且自上而下傾斜設(shè)置的供金屬液流過的流道，其特征在于:流道具有用于與金屬液接觸的接觸表面，所述接觸表面上設(shè)置有自上而下平行排布的條狀凸起，相鄰條狀凸起之間構(gòu)成了凹槽，條狀凸起具有用于與金屬液流動方向垂直的長度方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半固態(tài)制漿裝置，其特征在于:所述條狀凸起的與其長度方向垂直的截面為鉅齒形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半固態(tài)制漿裝置，其特征在于:所述條狀凸起兩側(cè)坡度不一致，沿金屬液流動方向條狀凸起下坡側(cè)較上坡側(cè)陡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半固態(tài)制漿裝置，其特征在于:流道的接觸表面的截面為矩形，流道的接觸表面包括平行分布的上傾斜壁和下傾斜壁，條狀凸起設(shè)置于流道的下傾斜壁上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的半固態(tài)制漿裝置，其特征在于:還包括用于向流道施加振動的振動施加系統(tǒng)，所述振動施加系統(tǒng)為設(shè)置于流道下部的超聲波振動施加系統(tǒng)，所述超聲波振動施加系統(tǒng)包括提供超聲波振動源的超聲波發(fā)生器和用于將超聲波振動傳遞給流道的超聲波轉(zhuǎn)換器。
6.復(fù)合板制備設(shè)備，包括半固態(tài)制漿裝置，半固態(tài)制漿裝置的下部設(shè)置有用于輸送板材的預(yù)熱輥，預(yù)熱輥的一側(cè)設(shè)置有用于將半固態(tài)液體與板材軋制在一起的成對設(shè)置的上軋輥和下軋輥，半固態(tài)制漿裝置包括用于與儲液箱連通的且自上而下傾斜設(shè)置的供金屬液流過的流道，其特征在于:流道具有用于與金屬液接觸的接觸表面，所述接觸表面上設(shè)置有自上而下平行排布的條狀凸起，相鄰條狀凸起之間構(gòu)成了凹槽，條狀凸起具有用于與金屬液流動方向垂直的長度方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合板制備設(shè)備，其特征在于:所述條狀凸起的與其長度方向垂直的截面為鉅齒形。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合板制備設(shè)備，其特征在于:所述條狀凸起兩側(cè)坡度不一致，沿金屬液流動方向條狀凸起下坡側(cè)較上坡側(cè)陡。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合板制備設(shè)備，其特征在于:流道的接觸表面的截面為矩形，流道的接觸表面包括平行分布的上傾斜壁和下傾斜壁，條狀凸起設(shè)置于流道的下傾斜壁上。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-9中任一項所述的復(fù)合板制備設(shè)備，其特征在于:還包括用于向流道施加振動的振動施加系統(tǒng)，所述振動施加系統(tǒng)為設(shè)置于流道下部的超聲波振動施加系統(tǒng)，所述超聲波振動施加系統(tǒng)包括提供超聲波振動源的超聲波發(fā)生器和用于將超聲波振動傳遞給流道的超聲波轉(zhuǎn)換器。
【文檔編號】B22D11/103GK103722139SQ201310443998
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】宋克興, 張亞, 周延軍, 趙培峰, 周志紅, 國秀花, 劉亞民, 郜建新, 魏世忠, 白寧, 鄧猛, 張彥敏, 賈淑果 申請人:河南科技大學(xué)