专利名称：一种sima法制备半固态浆料的方法
技术领域：
本发明涉及一种SIMA法制备半固态浆料的方法，属于金属半固态浆料的技术领域。
背景技术：
半固态金属技术是20世纪70年代提出的一种介于液态、固态成形的技术。它由于具有充型平稳、制件致密性高、对模具的热冲击小、力学性能高、成形力低等特点，在汽车、航空、航天等领域有广阔的应用前景。其中，制备出具有均勻、细小的非枝晶组织的半固态金属浆料，是半固态金属成形技术中最重要的一个环节，是半固态金属成形技术的关键及基础。半固态浆料的质量决定了后续加工手段以及最终成形工件的质量。目前，半固态浆料的制备技术已达20多种，主要分为液态法、控制凝固法和固态法三种。其中，SIMA法(Strain Induced Melt Activation，应变诱发熔化激活法)不需要液态金属的搅拌工序，因此制备的半固态浆料致密度高、无污染、适用范围广，尤其对制备较高熔点的非枝晶合金具有独特的优越性。SIMA制浆法包括墩粗、挤压等传统方法与等径角挤压、高压扭转等新方法。墩粗、挤压等传统方法制备半固态浆料时，具有变形量小、变形不均勻并最终导致制备的浆料球化率低、组织和性能不均勻等缺点。等径角挤压、高压扭转等新的制浆方法，具有变形量大、模具复杂等特点，使得制备的浆料试样尺寸小、工艺复杂、组织不均勻等缺
点ο
发明内容
为了克服上述SIMA制备半固态浆料的缺点，本发明的目的在于提供一种简单、高效、组织和性能均勻的制备半固态浆料的工艺，解决现有技术中制备半固态浆料产生的组织不均勻、试样尺寸小等缺陷问题。本发明的技术方案是首先测量所要制备的半固态合金的液固相线点，然后加热合金进行开坯锻，保温一段时间后得到所需固相率的半固态浆料，包括如下具体制备步骤
(1)测量要制备半固态浆料合金的液固相线点；
(2)将合金坯料加热至再结晶温度之上100°C范围之内，利用开坯锻工艺，对坯料进行多道次、多火的拔长和多次的镦粗；每次拔长或镦粗之前，如果坯料的温度下降至再结晶温度以下，则需要将坯料加热至再结晶温度之上100°C范围之内。(3)将变形后的合金坯料加热至步骤(1)测得的液固相线温度区间并保温5 40分钟后水淬，得到半固态坯料。所述步骤(2)中，制浆采用的SIMA法是开坯锻工艺，也即采用多道次、多火的拔长和镦粗成形，最终使开坯锻后的合金坯料的变形量能够达到30 50%。所述步骤(3)中，开坯锻之后的合金坯料要进行等温热处理，将其加热至液固相线温度区间并保温，通过控制加热温度和保温时间来获得不同固相率的半固态浆料，相同的加热温度，加热时间越长，浆料的固相率越低；相同的加热时间，温度越高，浆料的固相率越低。本发明的特点就是采用多道次、多火的拔长和镦粗变形，然后结合等温热处理制备半固态浆料，主要是利用反复拔长和镦粗变形以代替现有的压缩、挤压、等径角挤压等工艺，制备出组织均勻、球化率控制精确的较大尺寸的半固态浆料。本发明的优点和有益效果是
1、采用本发明，使合金坯料进行开坯锻成形，具体表现为进行多道次、多火的拔长和墩粗。在反复的墩拔过程中，坯料的形状和尺寸不会发生较大的改变，而坯料可以获得较大的塑性变形，破碎坯料的初始枝晶，储备大量的塑性变形能，晶粒内部产生大量的位错和大角度的亚晶界。随后液固相线区间的等温热处理过程中，能够获得均勻、细小球化组织的半固态浆料，固相率60 85%。2、本发明操作简单，所得半固态浆料组织和性能好。
图1为本发明成形工艺的流程图2为本发明获得的铜合金半固态坯料微观组织。
具体实施例方式以下结合实施例和附图对本发明作进一步阐述，但本发明的保护内容不限于所述范围。实施例1
本发明的SIMA法制备ZCuSnlOPl锡青铜半固态浆料制备方法(参见图1)
(1)测量要制备半固态浆料合金的液固相线点；本实施例中，合金为ZCuSnlOPl锡青铜合金，尺寸为Φ19Χ22πιπι的圆柱，利用差示扫描量热法(DSC)测量该合金的固相线温度为 833°C,液相线温度为1000 oC ；
(2)将合金坯料加热至再结晶温度之上，利用开坯锻工艺，对坯料进行多道次、多火的拔长和镦粗；本实施例中，将锡青铜加热至450、然后先沿坯料轴向对其进行1次墩粗，每次压下量为2mm ；最后对其拔长，每道次压下量为1mm，一共拔长6个道次，开坯锻后的合金坯料的变形量达到30% ；每次拔长或镦粗之前，如果坯料的温度下降至再结晶温度以下，都需要将坯料加热至450。c。(3)将变形后的合金坯料加热至液固相线区间并保温一段时间，制备出一定固相率的半固态浆料；本实施例中，将变形后的锡青铜加热至900 并保温5分钟，然后水淬，最终制备出锡青铜半固态坯料的微观组织如图2所示，其组织均勻，固相率为85%。实施例2:
本发明的SIMA法制备5083铝合金半固态浆料制备方法(参见图1) (1)测量要制备半固态浆料合金的液固相线点；本实施例中，合金为5083铝合金，尺寸为Φ30Χ45πιπι的圆柱，利用差示扫描量热法(DSC)测量该合金的固相线温度为571°C，液相线温度为642 oC ；(2)将合金坯料加热至再结晶温度之上，利用开坯锻工艺，对坯料进行多道次、多火的拔长和镦粗；本实施例中，将铝合金加热至460、然后先沿坯料轴向对其进行3次墩粗，每次压下量为4mm ；最后对其拔长，每道次压下量为2mm，一共拔长6个道次，开坯锻后的合金坯料的变形量达到40% ；每次拔长或镦粗之前，如果坯料的温度下降至再结晶温度以下，都需要将坯料加热至460。c。(3)将变形后的合金坯料加热至液固相线区间并保温一段时间，制备出一定固相率的半固态浆料；本实施例中，将变形后的铝合金加热至600。c并保温15分钟，然后水淬，最终制备出组织均勻、球化率高的铝合金半固态坯料。实施例3 本发明的SIMA法制备AZ91镁合金半固态浆料制备方法(参见图1)
(1)测量要制备半固态浆料合金的液固相线点；本实施例中，合金为AZ91镁合金，尺寸为Φ 50 X 70mm的圆柱，利用差示扫描量热法(DSC)测量该合金的固相线温度为503°C，液相线温度为595°C ；
(2)将合金坯料加热至再结晶温度之上，利用开坯锻工艺，对坯料进行多道次、多火的拔长和镦粗；本实施例中，将镁合金加热至300、然后先沿坯料轴向对其进行4次墩粗，每次压下量为6mm ；最后对其拔长，每道次压下量为4mm，一共拔长6个道次，开坯锻后的合金坯料的变形量达到50% ；每次拔长或镦粗之前，如果坯料的温度下降至再结晶温度以下，都需要将坯料加热至300。c。(3)将变形后的合金坯料加热至液固相线区间并保温一段时间，制备出一定固相率的半固态浆料；本实施例中，将变形后的镁合金加热至560。c并保温40分钟，然后水淬，最终制备出组织均勻、球化率高的镁合金半固态坯料。结果表明本发明具有操作简单、控制方便、球化率高、固相率控制准确等优点，可以应用于铜合金、铝合金以及镁合金半固态坯料的制备。
权利要求
1.一种SIMA法制备半固态浆料的方法，其特征在于包括如下具体步骤(1)测量要制备半固态浆料合金的液固相线点；(2)将合金坯料加热至再结晶温度之上100°C范围之内，利用开坯锻工艺，对坯料进行多道次、多火的拔长和多次的镦粗；(3)将变形后的合金坯料加热至步骤(1)测得的液固相线温度区间并保温5 40分钟后水淬，得到半固态坯料。
2.根据权利要求1所述的SIMA法制备半固态浆料的方法，其特征在于所述步骤(2)中，最终使开坯锻后的合金坯料的变形量能够达到30 50%。
全文摘要
本发明涉及半固态浆料制备领域，具体为一种新SIMA法制备半固态浆料的方法，解决现有技术中半固态浆料制备中产生的质量缺陷问题。根据要制备半固态浆料合金的液固相线点，先将合金加热到再结晶温度以上，然后利用开坯锻工艺，对其进行多道次的拔长和镦粗，最后将其加热至半固态温度区间，制备出一定固相率的半固态浆料。本发明可以制备多种合金的半固态浆料，具有操作简单、控制方便、球化率高、固相率控制准确等优点。
文档编号C22C1/00GK102560161SQ201210054148
公开日2012年7月11日 申请日期2012年3月5日 优先权日2012年3月5日
发明者卢德宏, 吴龙彪, 周荣, 周荣峰, 王佳, 肖寒, 蒋业华 申请人:昆明理工大学