转管流变铸轧az91d镁合金薄板的方法

专利名称：转管流变铸轧az91d镁合金薄板的方法
技术领域：
本发明属金属铸造领域，特别涉及半固态金属材料铸轧成形方法。
背景技术：
半固态金属材料铸轧成形技术已有20多年的发展，该技术是将节能、高效、短流 程的连续铸轧技术与半固态加工技术相结合，可达到近终形轧制，极大提高了生产效 率。半固态轧制工艺是将所制得的半固态浆料，送入轧辊间轧制的方法，由于具有球 状晶的半固态金属浆料，黏度低，流动性好，因此变形抗力很低，这对轧制成形有利。 目前半固态铸轧技术的研究主要集中在铝合金以及钢铁材料。
镁合金的半固态铸轧技术也在近几年来得到了很大的发展。由于镁合金比强度、 比刚度仅次于钛合金及合金结构钢，不仅远远高于工程材料，而且明显高于铝合金， 其抗冲击、加工性能、可回收性能均优于铝合金。因此近年来镁及其合金已大量且广 泛地应用于航空、航天、航海、通信、交能、电子技术等领域。镁合金应用于交通工 具，除了减重和降低油耗，还可以提高整车加速、制动性能，还能降低行驶振动和噪 音，提高舒适度，可以加快散热，使发动机的综合性能提高一个档次，具有良好的经 济效益。同时，镁合金所具有的优异的薄壁铸造性能及良好的比强度、比刚度和抗撞 能力，能充分满足3C产品高度集成化、转薄化、微型化、抗摔撞及电磁屏蔽、散热和 环保要求。因此，当前在手机、笔记本电脑、PDA、 CD机、网盘、数码相机、摄像机、 MP3、便携DVD等行业，也己经掀起了镁合金外壳及零部件研发与应用热潮。
H. Watari， K. Davey等应用倾斜板技术制备半固态镁合金浆料进行了铸轧成形 (Semi-solid manufacturing process of magnesium alloys by twin-roll casting , Journal of Materials Processing Technology 155-156 (2004) 1662-1667),研究 了 AZ3〗B, AZ91D， AM50和AM60镁合金铸轧板(2. 5-4. 0咖)成形的可能性，以及在不同 转速下组织中初晶大小。Z.Fan等人应用双螺旋高剪切制备半固态镁合金浆料进行铸 轧成形(TWIN ROLL CASTING and MELT CONDITIONED TWIN-ROLL CASTING OF MAGNESIUM, Sol id State Phenomena Vo. 141-143 (2008), p 195-200),研究比较了 TRC(TWIN ROLL CASTING)与MC-TRC(MELT CONDITIONED TWIN-ROLL CASTING OF MAGNESIUM ALLOYS) 在显微组织，化学成份和晶粒大小在两种不同技术下的差异，研究表明经双螺旋高剪 切制得的半固态浆料铸轧的产品，组织均匀，晶粒细小，中心偏析少。张颂阳等则采 用机械搅拌法制备半固态浆料铸轧，进行了相关的研究。

发明内容
本发明的目的是提供一种AZ91D镁合金转管流变铸轧薄板的方法。 本发明是通过以下步骤实现的。
I、 熔炼。将AZ91D镁合金放在熔炼炉内进行熔化，将熔液熔至740-760。C，加入 熔液重量O. 5%-0. W的C2Cl6进行变质处理，再将温度降至710-73(TC，搅拌熔液在浪L峰处撒上精炼剂，进行15-20min精炼，然后再将温度降至615-675。C进行保温。
2、 转管制浆。将转管预热至80-150'C,将转管角速度控制在40-110r/rain,转管倾角调至15-35度，且通入混合气体N2和0, 4%SF6进行保护。预热导向器至80-100",再将上述AZ91D合金熔液通过导向器浇入转管。
3、 流变铸轧薄板。将铸嘴预热至350-45(TC,控制轧辊转速为6-13r/min,辊温100-15(TC,辊缝调至0.5-4mni。经转管制得的浆料充满铸嘴，布流均句，进入铸轧区，铸轧出组织优良，连续不断的薄板。
在AZ91D镁合金熔炼过程中，采取了相应的有效措施防止镁合金氧化燃烧。熔炼前期采用熔剂保护法，所使用的熔剂为RJ-2,熔炼之初，变质，精炼过程中均釆用RJ-2作为保护剂，所使用的量为不超过熔体总量的4%，以避免引入其他杂质。精炼之后，进行保温过程中则密闭炉子通以氩气进行保护，以免引入其他杂质，影响最终产品质量。
将AZ91D镁合金熔液浇入转管，转管管壁为晶核的形成提供了场所，由于转管管壁的激冷，晶核在转管管壁上大量形成。同时管子的转动，熔液将转管管壁上的晶核再次卷进熔液中，而又有新的熔液在转管管壁上形核，周而复始，促使熔液大量爆发形核，转管的转动又同时提供充分的剪切作用，使得熔体温度场与浓度场均勾，晶核前沿界面稳定，促使晶核均勻长大，最终可获得球状或半球状初晶的AZ91D镁合金半固态浆料。在整个制浆过程中通以N2和0. 4%SF6混合气体进行保护。
本发明所使用的轧辊为水平双辊，铸轧双辊可通过电热板进行预热，内通有冷却水，可通过冷却水来改变铸轧辊的冷却能力。在铸轧之前，对铸嘴进行预热，温度控制在350-45(TC,使所制得的AZ91D镁合金半固态浆料均匀布流，进入铸轧区顺利铸轧出厚度在0. 5-4mm的薄板。
本发明所述的薄板成形方法，集半固态加工技术与连铸轧连轧技术为一体，工艺流程短、能耗低、效率高、设备简单、结构紧凑、实用性强的近净成形技术方法，可适用于国内外大中小型企业。由于半固态浆料温度处固、液两相区内，已释放了部份潜热，所以相比于传统的连铸连轧对铸轧辊的热冲击更低，热蚀小，延长了铸轧辊的使用寿命。
本发明所述的方法，流变铸轧出的半固态AZ91D镁合金薄板，其组织均匀，晶粒细小，平均直径在30-50 且初晶圆整化程度较高。


附图1为本发明实施例1所述的工艺方法经转管制备的AZ91D镁合金半固态浆料流变铸轧成薄板的组织结构图。
附图2为本发明实施例2所述的工艺方法经转管制备的AZ91D镁合金半固态浆料
流变铸轧成薄板的组织结构图。
附图3为本发明实施例3所述的工艺方法经转管制备的AZ91D镁合金半固态浆刺-流变铸轧成薄板的组织结构图。附图4为本发明实施例4所述的工艺方法经转管制备的AZ91D镁合金半固态浆料流变铸礼成薄板的组织结构图。
具体实施例方式
本发明所述实施例AZ91D镁合金的化学成分(质量分数,y。)为A卜9. 03,Zn-0. 673,Mn-O. 205， Si-O, 03, Fe-O. 003, Cu-O, (]2, Be-O. 001， Ni-0. 002，余量为Mg。该合金的液相线温度为595°C,固相线温度为47(TC。
实施例1
1、 将AZ91D镁合金放在熔炼炉内进行熔化，将熔液熔至75(TC,加入熔液重量0. 6%的C2Cl6进行变质处理，再将温度降至71(TC，搅拌熔液在波峰处撒上精炼剂，进行15inin精炼，然后再将温度降至63(TC进行保温。保温时密闭电炉，通入氩气进行保护。
2、 将转管预热至10(TC，将转管角速度控制在65r/min,转管倾角调至25度，且通入混合气体N2和0. 4。/。SF6进行保护。预热导向器至8(TC,再将上述AZ91D合金熔液通过导向器浇入转管。
3、 将铸嘴预热至350。C,控制轧辊转速为11r/min,辊温10(TC,辊缝调至3mffl。
经转管制得的浆料充满铸嘴，布流均句，进入铸轧区，铸轧出组织优良，连续不断的薄板。
实施例2
1、 将AZ91D镁合金放在熔炼炉内进行熔化，将熔液熔至75(TC,加入熔液重量0. 6%的(^16进行变质处理，再将温度降至71(TC ,搅拌熔液在波峰处撒上精炼剂，进行15min精炼，然后再将温度降至630。C进行保温。保温时密闭电炉，通入氩气进行保护。
2、 将转管预热至105'C,将转管角速度控制在75r/min,转管倾角调至25度，且通入混合气体&和0.讳SF6进行保护。预热导向器至85。C,再将上述AZ91D合金熔液
通过导向器浇入转管。
3、 将铸嘴预热至36(TC,控制轧辊转速为11.5r/rain,辊温12(TC,辊缝调至2. 75mm。
经转管制得的浆料充满铸嘴，布流均匀，进入铸轧区，铸轧出组织优良，连续不断的薄板。
实施例3
1、 将AZ91D镁合金放在熔炼炉内进行熔化，将熔液熔至75(TC,加入熔液重量0. 6%的C2Cls进行变质处理,再将温度降至71(TC,搅拌熔液在波峰处撒上精炼剂，进行15min精炼，然后再将温度降至625。C进行保温。保温时密闭电炉，通入氩气进行保护。
2、 将转管预热至110。C，将转管角速度控制在65r/min,转管倾角调至30度，且通入混合气体N2和0. 4"/。SF6进行保护。预热导向器至80t:，再将上述AZ91D合金熔液
通过导向器浇入转管。
3、 将铸嘴预热至37(TC，控制轧辊转速为12r/min,辊温125。C,辊缝调至2. 5fflm。
经转管制得的浆料充满铸嘴，布流均匀，进入铸轧区，铸轧出组织优良，连续不断的薄板。实施例4
1、 将AZ91D镁合金放在熔炼炉内进行熔化，将熔液熔至75(TC，加入熔液重量0. 6%的C2CL进行变质处理，再将温度降至71(TC,搅拌熔液在波峰处撒上精炼剂，进行15miri精炼，然后再将温度降至625'C进行保温。保温时密闭电炉，通入氩气进行保护。
2、 将转管预热至115。C，将转管角速度控制在70r/min，转管倾角调至30度，且通入混合气体N2和G.竹。SF6进行保护。预热导向器至85-C，再将上述AZ91D合金熔液通过导向器浇入转管。
3、 将铸嘴预热至38(TC,控制轧辊转速为12. 5r/min,辊温13(TC,辊缝调至^m。经转管制得的浆料充满铸嘴，布流均匀，进入铸轧区，铸轧出组织优良，连续不断的薄板。
权利要求
1、一种转管流变铸轧AZ91D镁合金薄板的方法，其特征是(1)将AZ91D镁合金放在熔炼炉内进行熔化，将熔液熔至740-760℃，加入熔液重量0.5％-0.8％的C2Cl6进行变质处理，再将温度降至710-730℃，搅拌熔液在波峰处撒上精炼剂，进行15-20min精炼，然后再将温度降至615-675℃进行保温；(2)将转管预热至80-150℃，将转管角速度控制在40-110r/min，转管倾角调至15-35度，通入混合气体N2和0.4％SF6；预热导向器至80-100℃，再将AZ91D合金熔液通过导向器浇入转管；(3)将铸嘴预热至350-450℃，控制轧辊转速为6-13r/min，辊温100-150℃，辊缝调至0.5-4mm，经转管制得的浆料充满铸嘴，布流均匀，进入铸轧区，连续铸轧薄板。
2、 根据权利要求l所述的方法，其特征是精炼时采用RJ-2作为保护剂，使用量 不超过熔体总量的4%。
全文摘要
一种转管流变铸轧AZ91D镁合金薄板的方法，属金属铸造领域，其特征是将AZ91D镁合金放在熔炼炉内进行熔化，将熔液熔至740-760℃，加入C₂Cl₆变质处理，再降温至710-730℃，搅拌熔液在波峰处撒上精炼剂，15-20min精炼，再降温至615-675℃，保温；将转管预热至80-150℃，转管角速度40-110r/min，转管倾角15-35度，通入N₂和0.4％SF₆；预热导向器至80-100℃，再将合金熔液通过导向器浇入转管；将铸嘴预热至350-450℃，控制轧辊转速为6-13r/min，辊温100-150℃，辊缝0.5-4mm，浆料充满铸嘴，布流均匀，进入铸轧区，连续铸轧薄板，本发明工艺流程短、能耗低、效率高、设备简单、紧凑，相比于传统的连铸连轧对铸轧辊的热冲击更低，热蚀小，延长了铸轧辊的使用寿命，薄板组织均匀，晶粒细小，平均直径在30-50μm，且初晶圆整化程度较高。
文档编号B22D21/04GK101670423SQ200910186248
公开日2010年3月17日 申请日期2009年10月16日 优先权日2009年10月16日
发明者杨湘杰, 程尚栩, 郭洪民 申请人:南昌大学