一种制备半固态合金浆料的圆弧板组合曲线通道的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种制备半固态合金浆料的圆弧板组合曲线通道，属于材料科学技术领域。
【背景技术】
[0002]在上世纪70年代，美国MIT的Flemings等首先研宄了半固态金属的流变压铸工艺，通过强烈机械搅拌获得半固态金属浆料，但浆料的保存和输送很困难，因此半固态金属流变成形技术进展一度很缓慢。
[0003]为了解决半固态金属的保存和输送，日本Hitachi金属有限公司的Shibata等人提出了一种直接在250吨立式挤压铸造机的压室中制备半固态铝合金浆料(Sem1-solidslurry preparat1n in the inject1n sleeve，简称 SSSPIS)的技术，但该工艺的制备效率较低，压室结构也过于复杂。1993年美国康奈尔大学提出了流变射铸技术(Rheomoldingprocess by a single screw，简称RPSS)，并申报了美国专利。同时对镁合金进行射铸，但流变射铸周期对半固态镁合金浆料的组织状况有较大的影响，射铸周期短，初生固相颗粒细小，但球形较差，射铸周期长，初生固相颗粒较粗大，但球形较好。1996年，日本UBE公司申请了非机械或非电磁搅拌的低过热度倾斜板饶注式(New rheocasting process，简称NRC)的浆料制备技术，该技术的核心是:降低过热度铝合金浇注到倾斜板上，使铝合金熔体获得一定过冷度，再经收集适当冷却凝固，获得球状初生相。NRC技术具有工艺流程短，效率高，生产成本低等一系列优点，并有一些公司进行投入生产，如意大利的Stampal公司等。但在持续产生过程中，该工艺在倾斜板和金属液之间存在界面层，削弱了倾斜板的激冷作用，使后续浆料组织产生不均匀。东北大学管仁国等人对倾斜板进行了改进，将传统的平板浇注改为波浪形板式浇注，强化了合金的传热和搅动作用，促进初生相向球状转变，但该工艺容易导致金属熔体产生粘料，增加清理工作量。2007年，南昌大学杨湘杰等人提出了倾斜板的演变方案:旋转倾斜圆筒式(Low superheat pouring with a shear field process，简称LSPSF)制备工艺，并申请了中国发明专利。该工艺既强化金属浆料扰动，又有效减小了挂料的概率，有利于获得均匀的球状组织。但该工艺一旦发生挂料，清理就很不方便，影响生产。北京科技大学毛卫民等人也提出了倾斜板的改进方案:蛇形通道浇注式(Serpentinechannel pouring process，简称SCP)制备工艺，获得中国发明专利授权。该立式蛇形通道内部圆滑，合金熔体流动冲力较大，减少挂料的可能，有利于持续制浆，目前，该技术还处于基础研宄之中。
[0004]为了进一步提高半固态合金浆料组织的均匀性以及制浆工艺的可持续性，本实用新型在蛇形通道的基础上提出一种改进方案:圆弧板组合曲线通道。
【发明内容】
[0005]为了克服现有流变制备半固态浆料组织均匀性不足或可持续性欠佳等问题，本实用新型提供一种圆弧板组合曲线通道，该装置不仅能实现多次翻滚自由冲刷，增强合金熔体的扰动，而且能控制各半圆弧温度，使熔体获得较佳的过冷度，并可实现温度梯度控制。
[0006]本实用新型所述制备半固态合金浆料圆弧板组合曲线通道，由2?50段圆弧板2组合组成立式曲线通道，圆弧板上设有加热元件3和冷却通道4，每段圆弧板可独立摆动。
[0007]每段圆弧板2的半径为10?500 Cm，弧长为10?1000 Cm，与中心垂直线的角度为10。?85。，每两段圆弧板2中心的水平距离为5?100 cm，垂直距离为10?300 cm。
[0008]每段圆弧板加热元件的可控温度范围为常温至1000°C，每段圆弧板可活动角度为0°?90。，往复摆动为I次/min?1000次/min。
[0009]本实用新型的原理是:当把合金熔体垂直浇注到该圆弧板组合曲线通道时，熔体流经在一定角度摆动并可控温的圆弧板上，圆弧板使熔体过冷，获得一定的过冷度，从而激冷形核，熔体具有较强的冲力，在自身冲力和圆弧板摆动综合的强烈扰动下，合金经激冷形成枝晶组织被打断，促使晶粒大量游离，反复激冷形核、扰动打断后，晶粒不断熟化、增殖，获得半固态球状组织。在整个浇注过程中，每两段圆弧板上合金熔体的接触面和表面发生转换，合金熔体所获得的过冷度不断趋于均匀，浆料组织也趋于均匀，更为重要的是在圆弧板摆动和合金熔体的接触面和表面发生转换的综合作用下，有效避免了挂料，实现持续制楽.，进一步提尚制楽.效率。
[0010]本实用新型的有益效果是，装置结构简单，容易组装，当合金熔体流经多圆弧板组合曲线通道时，不仅可以实现多次冲刷，还可以通过调整圆弧板的段数、角度和摆动角度及摆动频率，获得更加均匀的过冷度和更加强烈的扰动，所得合金半固态浆料组织更均匀，成形材料性能更优。
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型的结构示意图；
[0012]图2是浇注示意图。
[0013]图1中1-浇注通道；2_圆弧板；3_加热元件；4_冷却通道；5_隔热外壳。
【具体实施方式】
[0014]以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步阐述，但本实用新型的内容不限于所述范围。
[0015]实施例1
[0016]本实施例所述制备半固态合金浆料圆弧板组合曲线通道，由4段圆弧板2组合组成立式曲线通道，圆弧板上设有加热元件3和冷却通道4，每段圆弧板可独立摆动。
[0017]本实施例所述制备半固态合金浆料圆弧板组合曲线通道用于制备Al_25%Si合金的半固态浆料包括如下步骤:
[0018](I)将采用中频炉熔炼制备的Al-25%Si合金(液相温度线778°C，固相线温度577°C)低过热度熔体转入保温炉中以790°C保温2h，确保低过热度熔体混合均匀；
[0019](2)设定好工艺参数:圆弧板的段数为4段，每段圆弧半径为50cm，弧长为100cm，与中心垂直线的角度为30°，每两端圆弧中心的水平距离为10cm，垂直距离为20cm，往复摆动为15次/min。把合金熔体垂直浇注到该圆弧板组合曲线通道时，熔体流经在一定角度摆动并可控温的圆弧板上，圆弧板使熔体过冷，获得一定的过冷度，从而激冷形核，熔体具有较强的冲力，在自身冲力和圆弧板摆动综合的强烈扰动下，合金经激冷形成枝晶组织被打断，促使晶粒大量游离，反复激冷形核、扰动打断后，晶粒不断熟化、增殖，获得半固态球状组织。在整个浇注过程中，每两段圆弧板上合金熔体的接触面和表面发生转换，合金熔体所获得的过冷度不断趋于均匀，浆