一种生产金属半固态浆体的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属的半固态成型技术领域，具体涉及一种生产金属半固态浆体的方法。
【背景技术】
[0002]众所周知，半固态金属浆体相对于液态金属具有粘度大，凝固收缩小等特点，因而使用半固态金属成型的零件相对于普通液态成型的对应零件有许多的优点，如较少的气孔和缩孔缺陷、更佳的机械性能等；另，相对于固态成型方法，半固态金属浆体的变形抗力非常小，可进行复杂件成型，且加工成本低。因此，半固态金属成型以其诸多的优越性而被称为21世纪最有前途的的金属材料加工方法。半固态金属浆体的制作是半固态金属成型技术的关键；目前，制备具有球状晶结构的半固态金属浆体的方法主要有:机械搅拌法、电磁搅拌法、超声波搅拌法、直流脉冲法等。这些方法的工艺流程相对复杂、工艺参数不易控制，导致生产成本相对较高，以至于到目前为止，金属的半固态成型技术还没有在很大的范围得到工业化应用。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种生产金属半固态浆体的方法，工艺流程非常简单且易于控制，生产成本极低，易于实现大规模的产业化应用。
[0004]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种生产金属半固态浆体的方法的具体步骤如下:
Ca)将熔融金属或合金(I)置于一容器(2)中；
(b)将容器(2)中的熔融金属或合金(I)冷却至其液相线以下；
(c)往容器(2)中加入恪融金属或合金(3)，形成金属半固态楽体(4)。
[0005]所述的步骤(a)中的熔融金属或合金(I)与所述的步骤(c)中的熔融金属或合金
(3)的化学成分相同或不同。
[0006]所述的步骤(b)中的熔融金属或合金(I)经冷却后处于固液共存状态或完全凝固成固体。
[0007]对所述的步骤(C)中形成的金属半固态浆体(4)加以搅拌以增加该浆体的均匀性。
[0008]所述的步骤(C)中形成的金属半固态浆体(4)的固体含量至少为I wt%。
[0009]所述的步骤(c)中形成的金属半固态楽体(4)的固体含量不超过60 wt%o
[0010]本发明的有益效果在于:
1)本发明的工艺流程非常简单，且易于控制；
2)应用本发明的制浆方法，浆体的生产成本极低；
3)本发明易于实现大规模的产业化应用。
【附图说明】
[0011]图1为本发明的工艺不意图；
图2为本发明的实施例1的金属组合物的显微照片，包括球状的初生固体相和冷淬过程中形成的二次固体相。
【具体实施方式】
[0012]一种生产金属半固态浆体的方法的具体步骤如下:
Ca)将熔融金属或合金(I)置于一容器(2)中；
(b)将容器(2)中的熔融金属或合金(I)冷却至其液相线以下；
(c)往容器(2)中加入恪融金属或合金(3)，形成金属半固态楽体(4)。
[0013]所述的步骤(a)中的熔融金属或合金(I)与所述的步骤(c)中的熔融金属或合金
(3)的化学成分相同或不同。
[0014]所述的步骤(b)中的熔融金属或合金(I)经冷却后处于固液共存状态或完全凝固成固体。
[0015]对所述的步骤(C)中形成的金属半固态浆体(4)加以搅拌以增加该浆体的均匀性。
[0016]所述的步骤(C)中形成的金属半固态楽体(4)的固体含量至少为I wt%。
[0017]所述的步骤(c)中形成的金属半固态楽体(4)的固体含量不超过60 wt%o
[0018]需要指出的是，当形成的金属半固态楽体(4)的固体含量少于10wt%，其粘度相对较低；可以不需要附加的搅拌工序(如机械搅拌、电磁搅拌等)以达到浆体均匀化的目的。然而，当形成的金属半固态浆体(4)的固体含量大于20wt%，其粘度相对较高，一般需要附加的搅拌工序(如机械搅拌、电磁搅拌等)以达到浆体均匀化的目的。
[0019]形成的金属半固态浆体(4)经冷却后的固体含量至少为lwt%，优选至少为10wt%，更优选至少为20wt%;其关键在于，形成的金属半固态浆体(4)的固体含量的选择，应确保其在进一步的冷却和凝固时抑制金属枝状晶结构和网络的产生。
[0020]形成的金属半固态楽体(4)经冷却后固体含量不超过60wt%，优选不超过50wt%，更优选不超过40wt% ;更高的固体含量可能使浆体不易于进行进一步的半固态加工。
[0021]本发明用下列实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实施例。
[0022]图1示出了本发明的的四个独立步骤。步骤I示出了一个容器(2)，容器(2)中装有一定重量的熔融金属(I)。步骤2示出了步骤I中的容器(2)和熔融金属(I);容器(2)中的熔融金属(I)已冷却至该金属的液相线以下，即部份的熔融金属(I)已凝固成固体。步骤3示出了步骤2中的容器(2 )以及再一个容器(5 );容器(5 )中装有熔融的金属(3 )，一定量的熔融金属(3)已被加入到容器(2)中，并和步骤2中的金属(I)混合在一起形成半固态金属浆体(4)。步骤4示出了步骤3中的容器(2)和半固态金属浆体(4)，以及一个机械搅拌装置(6);通过机械搅拌，半固态金属浆体(4)的均匀性得以增加。
[0023]半固态金属浆体(4)的固体比率可以通过对所装入容器(2)中的熔融金属(I)的重量和温度，对所装入容器(2)中的熔融金属(I)的冷却时间，以及对所加入的熔融金属
(3)的重量和温度等参数进行调节来控制。在许多情况下，理想的是，将半固态金属浆体(4)的固体比率控制在10-30%之间；因为在该比率范围，半固态金属浆体(4)已具有足够的固体含量以防止其在进一部冷切过程产生枝状晶，同时半固态金属浆体(4)仍然具有足够的流动性从容器(2)中倒出(非示出)。
[0024]实施例1
以下对Al-7wt%Si铝合金半固态浆体的生产方法及装置加以举例说明。
[0025]首先把一个内径为约130毫米、壁厚为约16毫米、高度为约180毫米的“粘土-石墨”坩祸加热至约500°C;然后往该坩祸倒入约2000克的熔融Al-7wt%Si铝合金，这时坩祸中的铝合金的温度为625°C (该Al-7wt%Si铝合金的液相线温度为约616°C，固相线温度为约572°C);然后让坩祸中的铝合金自然冷却，当坩祸中的铝合金的温度降到约600°C，往坩祸中加入约3000克的约630°C的熔融Al-7wt%Si铝合金，这时坩祸中的铝合金的温度为约612°C，即约5000克的铝合金半固态浆体已经形成；然后对坩祸中的半固态浆体进行机械搅拌约30秒，这时坩祸中的约5000克半固态浆体的温度降到约601°C。少量的半固态浆体被从坩祸中取出并在冷水中淬火；所得到的显微结构如图2所示；从图2可以看出，使用本发明所揭露的方法生产的半固态浆体，其初生固体相为球状晶结构。
[0026]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【主权项】
1.一种生产金属半固态浆体的方法，其特征在于:具体步骤如下: Ca)将熔融金属或合金(I)置于一容器(2)中； (b)将容器(2)中的熔融金属或合金(I)冷却至其液相线以下； (c)往容器(2)中加入恪融金属或合金(3)，形成金属半固态楽体(4)。
2.根据权利要求1所述的生产金属半固态浆体的方法，其特征在于:所述的步骤(a)中的熔融金属或合金(I)与所述的步骤(c)中的熔融金属或合金(3)的化学成分相同或不同。
3.根据权利要求1所述的生产金属半固态浆体的方法，其特征在于:所述的步骤(b)中的熔融金属或合金(I)经冷却后处于固液共存状态或完全凝固成固体。
4.根据权利要求1所述的生产金属半固态浆体的方法，其特征在于:对所述的步骤(c)中形成的金属半固态浆体(4)加以搅拌以增加该浆体的均匀性。
5.根据权利要求1所述的生产金属半固态浆体的方法，其特征在于:所述的步骤(c)中形成的金属半固态浆体(4)的固体含量至少为I wt%。
6.根据权利要求5所述的生产金属半固态浆体的方法，其特征在于:所述的步骤(c)中形成的金属半固态浆体(4)的固体含量至少为10 wt%o
7.根据权利要求6所述的生产金属半固态浆体的方法，其特征在于:所述的步骤(c)中形成的金属半固态浆体(4)的固体含量至少为20 wt%o
8.根据权利要求1所述的生产金属半固态浆体的方法，其特征在于:所述的步骤(c)中形成的金属半固态浆体(4)的固体含量不超过60 wt%o
9.根据权利要求8所述的生产金属半固态浆体的方法，其特征在于:所述的步骤(c)中形成的金属半固态楽体(4)的固体含量不超过50 wt%o
10.根据权利要求9所述的生产金属半固态浆体的方法，其特征在于:所述的步骤(c)中形成的金属半固态浆体(4)的固体含量不超过40 wt%o
【专利摘要】本发明公开了一种生产金属半固态浆体的方法，具体步骤如下：（a）将熔融金属或合金（1）置于一容器（2）中；（b）将容器（2）中的熔融金属或合金（1）冷却至其液相线以下；（c）往容器（2）中加入熔融金属或合金（3），形成金属半固态浆体（4）。本发明的工艺流程非常简单且易于控制，生产成本极低，易于实现大规模的产业化应用。
【IPC分类】B22D1-00
【公开号】CN104841896
【申请号】CN201510277675
【发明人】林荣英
【申请人】林荣英
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月28日