本發(fā)明涉及一種半固態(tài)合金漿料的制備方法，屬于材料加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

半固態(tài)成型技術(shù)，簡(jiǎn)稱SSM，是由美國(guó)麻省理工學(xué)院的M.C.Flemings在20世紀(jì)70年代提出的。該技術(shù)是在凝固過程中，對(duì)其進(jìn)行劇烈攪拌、改變其形核長(zhǎng)大過程，得到一種金屬熔體中帶有一定固相的固-液混合漿料。它由于成型溫度低，變形抗力小、充型平穩(wěn)等特點(diǎn)，在汽車，航空等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。

半固態(tài)漿料的制備是半固態(tài)成形的關(guān)鍵，其制備方法主要有兩種：一種是在外力或者外場(chǎng)的作用下破碎已成形的枝晶，主要包括機(jī)械攪拌法、電磁攪拌法、等溫?zé)崽幚矸?、傾斜板冷卻法、超聲震動(dòng)法等；第二種是控制凝固過程來(lái)抑制枝晶成形，主要有添加劑法。兩種方法都有它的優(yōu)缺點(diǎn)，并且有一部分已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。到目前為止，半固態(tài)金屬成形技術(shù)一般用于鋁合金和鎂合金中。

傾斜板是1996年由日本UBE公司實(shí)用新型用于制造鋁合金和鎂合金半固態(tài)漿料的新工藝。成形過程為：將高于合金液相線的某一溫度的合金熔體澆注在石墨或合金鋼制成的傾斜板上，經(jīng)過傾斜板的激冷作用，合金熔體快速形核長(zhǎng)大，并且在傾斜板上流淌的過程中，熔體內(nèi)部晶粒不斷摩擦、碰撞最終得到均勻、細(xì)小的球狀組織。

傳統(tǒng)傾斜板制備半固態(tài)漿料時(shí)金屬熔體的氧化現(xiàn)象十分嚴(yán)重，制得的半固態(tài)漿料中生成的氧化渣較多，在實(shí)際鑄造成型過程中產(chǎn)生氧化夾渣等缺陷影響材料的力學(xué)性能，為了改善這一現(xiàn)象，本發(fā)明采用薄縫式傾斜板，金屬熔體流經(jīng)薄縫通道時(shí)將通道內(nèi)部空氣排空，使金屬熔體流經(jīng)傾斜板薄縫通道過程中幾乎不與空氣接觸，能較好的防止金屬熔體氧化。且傾斜板上下兩部通有冷卻水，保證薄縫通道與金屬熔體接觸表面保持所需的較低溫度，避免通道內(nèi)部表面溫度持續(xù)升高。薄縫通道上、下、左、右各表面對(duì)金屬熔體均有剪切及激冷作用，強(qiáng)化了傾斜板對(duì)金屬熔體的處理效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種半固態(tài)合金漿料的制備方法，將合金置于熔煉裝置中熔煉制得金屬熔體，使金屬熔體溫度在液相線以上10℃-50℃保溫30min，然后將金屬熔體澆注在傾斜板上，熔體順著傾斜板流入盛放坯料裝置，得到半固態(tài)漿料；所述傾斜板內(nèi)部設(shè)有薄縫通道，傾斜板上設(shè)有冷卻裝置；傾斜板的上端設(shè)有進(jìn)料口，下端設(shè)有出料口，進(jìn)料漏斗、進(jìn)料口、薄縫通道、出料口依次連通，出料口與盛放坯料裝置正對(duì)；金屬熔體順著傾斜板的薄縫通道道流入盛放坯料裝置。

本發(fā)明所述薄縫通道長(zhǎng)度為50-600mm（傾斜板下板固定不動(dòng)，可通過調(diào)節(jié)螺母來(lái)調(diào)節(jié)傾斜板上板的位置來(lái)確定上板和下板重合的長(zhǎng)度，重合的部分即為薄縫通道長(zhǎng)度），通道的寬度為100-200mm、高度為5-10mm，角度在10°-70°（傾斜板下面有兩個(gè)可以上下調(diào)節(jié)的支架，通過調(diào)節(jié)支架的高度來(lái)調(diào)節(jié)角度的大?。饘偃垠w流經(jīng)薄縫通道時(shí)金屬熔體幾乎不與空氣接觸。

本發(fā)明所述薄縫通道內(nèi)部設(shè)有有熱電偶，能對(duì)流經(jīng)薄縫通道內(nèi)部的金屬熔體實(shí)時(shí)控溫。

所述傾斜板由45鋼制成，且傾斜通道內(nèi)部各表面均涂有石墨，傾斜板通過支架固定在地面上，支架的高度可調(diào)節(jié)。

本發(fā)明所述傾斜板可設(shè)置多個(gè)薄縫通道（多段式傾斜板可以設(shè)置多個(gè)薄縫通道）。

本發(fā)明的原理是：將金屬熔體流經(jīng)一個(gè)內(nèi)部為薄縫通道且?guī)в锌販乩鋮s裝置的傾斜板，金屬熔體經(jīng)過傾斜板的激冷作用，金屬熔體內(nèi)晶?？焖傩魏?，且由于在流淌的過程中金屬熔體內(nèi)部晶粒間不斷相互剪切、碰撞、摩擦，最終得到細(xì)小、均勻的球狀組織。薄縫通道內(nèi)部空間狹小，金屬熔體流經(jīng)薄縫通道時(shí)將通道內(nèi)空氣全部排空，金屬熔體幾乎不與空氣接觸，較好的防止金屬熔體氧化，與傳統(tǒng)傾斜板相比制得的半固態(tài)漿料里面含有的氧化渣明顯減少，在實(shí)際鑄造成型過程中避免了氧化夾渣等缺陷的形成，可以提高鑄件的力學(xué)性能。傾斜板上下兩部通有冷卻水，可以對(duì)薄縫通道表面的溫度進(jìn)行控制，防止在澆注過程中，薄縫通道表面持續(xù)升溫，保證了在澆注過程中薄縫通道表面對(duì)金屬熔體的持續(xù)激冷作用，且薄縫通道上、下、左、右各表面對(duì)流經(jīng)薄縫通道的金屬熔體均有剪切、激冷作用，強(qiáng)化了傾斜板對(duì)金屬熔體的處理效果，在連續(xù)的澆注過程中不斷的獲得組織均勻、細(xì)小的半固態(tài)漿料。

本發(fā)明專利與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的優(yōu)點(diǎn)是：

（1）本方法操作簡(jiǎn)單、成本低、流程短，可以與后續(xù)的成形設(shè)備連接，直接加工鑄件。

（2）通過傾斜板上下部的冷卻水對(duì)傾斜板進(jìn)行控溫，防止傾斜板在澆注過程中持續(xù)升溫，保證了傾斜板對(duì)金屬熔體的持續(xù)激冷作用。

（3）在澆注過程中，薄縫通道上、下、左、右各表面對(duì)流經(jīng)薄縫通道的金屬熔體均有剪切、激冷作用，強(qiáng)化了傾斜板對(duì)金屬熔體的處理效果。

（4）在澆注過程中，薄縫通道空間狹小，金屬熔體流經(jīng)薄縫通道時(shí)將通道內(nèi)空氣全部排空，使得金屬熔體不與外界空氣接觸，有效的防止了在澆注過程中金屬熔體的氧化，大大的減少了半固態(tài)漿料中氧化渣的生成，在實(shí)際鑄造成型過程中避免了氧化夾渣等缺陷的形成，可以提高鑄件的力學(xué)性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置示意圖；

圖2為傾斜板剖視示意圖；

圖3是實(shí)例1制備Al-25%Si-2Fe合金的半固態(tài)漿料的顯微組織圖；

圖4常規(guī)傾斜板制制備Al-25%Si-2Fe合金的半固態(tài)漿料的顯微組織圖；

圖5是實(shí)例2制備Al-25%Si鋁合金合金的半固態(tài)漿料的顯微組織圖；

圖6常規(guī)傾斜板制制備Al-25%Si鋁合金合金的半固態(tài)漿料的顯微組織圖；

圖7是實(shí)例3制備Cu-10%Sn合金的半固態(tài)漿料的顯微組織圖。

圖中：1-錐形棒；2-熔煉裝置；3-出水口；4-進(jìn)料口；5-進(jìn)料漏斗；7-熱電偶；8-定位螺栓；9-傾斜板上部；10-進(jìn)水口；11-出料口；12-傾斜板下部；14-盛放坯料裝置。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于所述內(nèi)容。

本發(fā)明實(shí)施1~3所用裝置包括錐形棒1、熔煉裝置2、進(jìn)料漏斗5、傾斜板、盛放坯料裝置14，傾斜板內(nèi)部設(shè)有薄縫通道，傾斜板上設(shè)有冷卻系統(tǒng)；傾斜板的上端設(shè)有進(jìn)料口4，下端設(shè)有出料口11，進(jìn)料漏斗5、進(jìn)料口4、薄縫通道、出料口11依次連通，出料口11與盛放坯料裝置14正對(duì)，熔煉裝置2的下端與進(jìn)料漏斗5正對(duì)；所述傾斜板包括傾斜板上部9和傾斜板下部12，薄縫通道位于傾斜板上部9和傾斜板下部12之間，傾斜板上部9和傾斜板下部通過定位螺栓8連接；薄縫通道內(nèi)設(shè)有熱電偶7，如圖1~2所示。

實(shí)施例1

原料：Al-25%Si-2%Fe鋁合金（固相線溫度573℃，液相線溫度770℃）

利用傾斜板上方的熔煉裝置制備Al-25%Si-2%Fe鋁合金的金屬熔體，使液態(tài)金屬熔體溫度保持在790℃保溫30min；采用的是帶有冷卻裝置的薄縫式傾斜板，薄縫通道長(zhǎng)度為300mm、通道寬度為200mm、高度為5mm，傾斜板與水平面的夾角為20°。開啟傾斜板上方熔煉裝置中的錐形棒；使金屬熔體以適當(dāng)?shù)乃俣妊刂┒窛沧⒃诒】p通道內(nèi)，經(jīng)薄縫通道最后流入到漿料收集裝置，最終得到半固態(tài)漿料，漿料組織如圖3所示。

常規(guī)傾斜板制得半固態(tài)漿料組織如圖4所示，對(duì)比圖3和圖4可以看見薄縫通道傾斜板制得的半固態(tài)漿料組織初生硅和富鐵相的形狀大多數(shù)為多邊形和近球形，常規(guī)傾斜板制得的半固態(tài)漿料的初生硅和富鐵相的形狀為長(zhǎng)桿狀或針狀且偏析現(xiàn)象嚴(yán)重晶粒分布不均勻；由于針狀的晶粒存在會(huì)在實(shí)際應(yīng)用過程中在針狀晶粒的附近產(chǎn)生盈利集中，最后割裂基體。

實(shí)施例2

原料：Al-25%Si鋁合金（固相線溫度564℃，液相線溫度775℃）

利用傾斜板上方的熔煉裝置制備Al-25%Si鋁合金的金屬熔體，使液態(tài)金屬熔體溫度保持在785℃保溫30min；采用的是帶有冷卻裝置的薄縫式傾斜板，薄縫通道長(zhǎng)度為400mm、通道寬度為150mm、高度為7mm，傾斜板與水平面的夾角為60°。開啟傾斜板上方熔煉裝置中的錐形棒；使金屬熔體以適當(dāng)?shù)乃俣妊刂┒窛沧⒃诒】p通道內(nèi)，經(jīng)薄縫通道最后流入到漿料收集裝置，最終得到半固態(tài)漿料，漿料組織如圖5所示。

常規(guī)傾斜板制得半固態(tài)漿料組織如圖6所示，對(duì)比圖5和圖6可以看見薄縫通道傾斜板制得的半固態(tài)漿料組織初生硅的形狀大多數(shù)為多邊形和近球形，常規(guī)傾斜板制得的半固態(tài)漿料的初生硅的形狀為長(zhǎng)桿狀或針狀且偏析現(xiàn)象嚴(yán)重晶粒分布不均勻。由于針狀的晶粒存在會(huì)在實(shí)際應(yīng)用過程中在針狀晶粒的附近產(chǎn)生盈利集中，最后割裂基體。

實(shí)施例3

原料：Cu-10%Sn合金（固相溫度線830℃，液相線溫度1024℃）

利用傾斜板上方的熔煉裝置制備Cu-10%Sn合金的金屬熔體，使液態(tài)金屬熔體溫度保持在1060℃保溫30min；采用帶有冷卻裝置的薄縫式傾斜板，薄縫通道長(zhǎng)度為400mm、通道寬度為100mm、高度為10mm，傾斜板與水平面的夾角為30°；開啟傾斜板上方熔煉裝置中的錐形棒，使金屬熔體以適當(dāng)?shù)乃俣妊刂┒窛沧⒃诒】p通道內(nèi)，經(jīng)薄縫通道最后流入到漿料收集裝置，最終得到半固態(tài)漿料，漿料組織如圖7所示。