本发明属于金属半固态成型技术领域，具体涉及一种电磁系统制备半固态成型方法。
背景技术
金属材料的性能很大程度上取决于其组织特征，材料制备过程中对组织形态控制是提高性能的重要手段,传统铸造过程中，初生相以枝晶方式生长，当固相率达到20％左右时，则形成连续枝晶网架结构，过早地使合金丧失宏观流动性，而导致铸件性能下降。20世纪70年代初发展起来的半固态铸造技术，使传统铸造方式发生了深刻变化,采用半固态铸造成形技术所生产的产品，由于浇注温度处于固液两相区，使铸件在凝固过程中收缩量减少，铸件尺寸精度提高，成形性好，适于生产复杂件，并可以达到近净形生产，而且在组织上消除了柱状晶和粗大的树枝晶，使铸件组织细密均匀，缺陷和宏观偏析明显减少，此外对型腔热冲击的减小，相应提高了压铸型及压射室的使用寿命，提高了成品率和产品的性能。半固态铸造成形技术综合了液态铸造成形和锻压成形的优点，部分产品的性能会接近甚至于达到锻造产品的性能，是目前最有前景的金属成型技术之一。
在金属半固态成形技术中，制备具有球状初生相的半固态金属浆料的技术处于最核心的位置；降低半固态浆料制备成本、提高制备质量、缩短工艺流程、在线快速制备是该技术产业化研究和关注的焦点。
在半固态制浆过程，为了达到浆体的均匀性，通常搅拌工序是必需的，目前常用的搅拌方法主要有机械搅拌、电磁搅拌和永磁搅拌法等。机械搅拌是一种接触式搅拌，容易使浆体产生氧化和卷气等缺点，降低浆体的质量；电磁搅拌是用特制的线圈通电后所产生的旋转磁场使金属熔液在制浆容器内产生流动，为非接触式搅拌，浆体质量较好，但存在能耗高、运行成本大、结构复杂的缺点；永磁搅拌也是非接触式搅拌，是利用特定组合的永磁体运动后产生的交变磁场对金属液体进行非接触搅拌，具有能耗低，机构相对简单、运行成本低等优点；但目前已知的半固态浆体搅拌方法都存在的一个缺点是无法使浆体均匀混合，这个缺点极大降低了其实用性，同时在搅拌后成型时，半固态浆体或多或少会与外界空气相接触，使得半固态浆体的表面出现氧化层，降低浆体的质量，最终影响成型产品的质量。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题便是针对上述现有技术的不足，提供一种电磁系统制备半固态成型方法，它能够有效解决现有半固态浆体在搅拌过程中搅拌不均匀的问题，同时可以直接进行半固态成型，无需另行配备其它设备，避免了半固态浆体与空气接触从而出现氧化的情况，成型产品质量更好。
本发明所采用的技术方案是：一种电磁系统制备半固态成型方法，包括以下步骤：
a、将铝合金、镁合金等金属合金加热熔解，使合金完全熔化成液体状态，制得合金熔体；
b、将上述合金熔体的温度加热至比其液相线温度高10-20摄氏度后装入一制浆容器中；
c、采用铜棒或石墨棒将惰性气体吹入合金熔体中进行气体搅拌，气体流量控制在1-5l/min，在吹气1-5分钟后，伴随惰性气体将粉末材料吹入合金熔体中，合金熔体与所吹入的粉末材料的重量比为10：0.01-0.1；
d、在进行上述c步骤的同时对合金熔体进行电磁搅拌，所述电磁搅拌采用设置在制浆容器外部的电磁搅拌系统实现，该电磁搅拌系统包括电机、磁铁固定架以及永磁磁铁组；
e、在进行上述c、d步骤的同时对制浆容器中的合金熔体进行机械搅拌，所述机械搅拌是采用设置在制浆容器侧壁的阻挡体和设置在制浆容器底部的旋转叶片盘实现，合金浆体在搅拌圆周运动时撞击到阻挡体，使合金浆体被打散，防止浆体中较重的固态颗粒受旋转离心力作用向容器内壁聚集，阻挡体截面呈椭圆形，既能实现打散作用，又能降低旋转阻力，阻挡体上开设有沿合金浆体流动方向的流通槽，同时一小部分浆体由流通槽继续旋转流动，搅拌阻力更小，开启旋转叶片盘，可以使合金浆体在容器中进行上下流动，合金浆体在容器中进行圆周和上下双重搅拌流动，搅拌效果更好；
f、由于粉末材料被喷吹入合金熔体中，致使合金熔体的温度下降，同时合金熔体在进行气体搅拌、电磁搅拌以及机械搅拌，当温度降低到固液两相区内即制得金属合金半固态浆料；
g、通过在制浆容器底部设置陶瓷输送管将制浆容器中的半固态浆料向外输送，同时通过循环水冷却装置对陶瓷输送管进行循环水冷却，并通过耐高温温度计实时监控陶瓷输送管中半固态浆料的温度，当温度达到580-620摄氏度时将半固态浆料输送至保温容器中；
h、继续对保温容器中的半固态浆料进行电磁搅拌和机械搅拌，并通过耐高温温度计实时监控保温容器中半固态浆料的温度，当温度低于580摄氏度时启动保温容器外部的加热装置对保温容器中的半固态浆料进行加热至580-620摄氏度；
i、在成型机构上安装好相应的成型模具，并将保温容器中的半固态浆料泵入成型模具中成型，即制得半固态成型产品。
作为优选，所述步骤c中的粉末材料为以下材料中的一种或两种或两种以上：纯铝粉、纯镁粉、铝硅合金粉末、铝铜合金粉末、铝镁合金粉末、铝锌合金粉末、镁合金粉末、氟钛酸钾粉末、氟锆酸钾粉末、氟硼酸钾粉末。
作为优选，所述步骤e中的阻挡体为均匀分布在所述制浆容器内壁的四根或四根以上。
作为优选，所述步骤g和步骤h中的耐高温温度计为热电偶温度计或热电阻温度计。
作为优选，所述步骤i中的半固态浆料通过电磁泵、挤压泵、气压泵或液压泵泵入成型模具中。
本发明的有益效果在于：1、本发明通过将惰性气体吹入合金熔体中进行气体搅拌一段时间后再将粉末材料伴随惰性气体喷吹入合金熔体中，不但有利于晶粒形核，而且有利于促使凝固的枝晶形成球状晶，从而获得更为理想的半固态浆料；2、本发明通过将粉末材料伴随惰性气体喷吹入合金熔体中，能使粉末材料在合金熔体中的扩散更为快速、分布更为均匀，不但更有利于晶粒形核，而且能使所形成的晶核分布更为均匀，从而提高半固态浆料的质量；3、使在搅拌过程中生成的半固态金属浆料被阻挡体打乱分散，防止浆体中较重的固态颗粒受旋转离心力的作用向容器的内壁聚集，使半固态浆体混合均匀；同时阻挡体采用椭圆形结构，并在其上开设与水流方向配合的流通槽，可以使得搅拌过程中对浆体的阻挡力更小，浆体由搅拌阻挡柱体的椭圆形表面撞击，产生阻力更小，其中更有一部分浆体由流通槽旋转流通，使得本发明的搅拌效果更好，搅拌更均匀；4、对搅拌后的半固态浆体直接密封输送并进行循环水冷却和保温储存，最后根据需要进行送料成型，整个成型过程中浆体不会接触到外界空气，避免浆体内部产生气泡，同时避免浆体表面出现氧化层，使成型后的产品质量更稳定。
具体实施方式
本发明所采用的技术方案是：一种电磁系统制备半固态成型方法，包括以下步骤：
a、将铝合金、镁合金等金属合金加热熔解，使合金完全熔化成液体状态，制得合金熔体；
b、将上述合金熔体的温度加热至比其液相线温度高10-20摄氏度后装入一制浆容器中；
c、采用铜棒或石墨棒将惰性气体吹入合金熔体中进行气体搅拌，气体流量控制在1-5l/min，在吹气1-5分钟后，伴随惰性气体将粉末材料吹入合金熔体中，合金熔体与所吹入的粉末材料的重量比为10：0.01-0.1；所述粉末材料为以下材料中的一种或两种或两种以上：纯铝粉、纯镁粉、铝硅合金粉末、铝铜合金粉末、铝镁合金粉末、铝锌合金粉末、镁合金粉末、氟钛酸钾粉末、氟锆酸钾粉末、氟硼酸钾粉末；
d、在进行上述c步骤的同时对合金熔体进行电磁搅拌，所述电磁搅拌采用设置在制浆容器外部的电磁搅拌系统实现，该电磁搅拌系统包括电机、磁铁固定架以及永磁磁铁组；
e、在进行上述c、d步骤的同时对制浆容器中的合金熔体进行机械搅拌，所述机械搅拌是采用设置在制浆容器侧壁的阻挡体和设置在制浆容器底部的旋转叶片盘实现，所述阻挡体为均匀分布在所述制浆容器内壁的四根或四根以上；合金浆体在搅拌圆周运动时撞击到阻挡体，使合金浆体被打散，防止浆体中较重的固态颗粒受旋转离心力作用向容器内壁聚集，阻挡体截面呈椭圆形，既能实现打散作用，又能降低旋转阻力，阻挡体上开设有沿合金浆体流动方向的流通槽，同时一小部分浆体由流通槽继续旋转流动，搅拌阻力更小，开启旋转叶片盘，可以使合金浆体在容器中进行上下流动，合金浆体在容器中进行圆周和上下双重搅拌流动，搅拌效果更好；
f、由于粉末材料被喷吹入合金熔体中，致使合金熔体的温度下降，同时合金熔体在进行气体搅拌、电磁搅拌以及机械搅拌，当温度降低到固液两相区内即制得金属合金半固态浆料；
g、通过在制浆容器底部设置陶瓷输送管将制浆容器中的半固态浆料向外输送，同时通过循环水冷却装置对陶瓷输送管进行循环水冷却，并通过耐高温温度计实时监控陶瓷输送管中半固态浆料的温度，当温度达到580-620摄氏度时将半固态浆料输送至保温容器中；所述耐高温温度计为热电偶温度计或热电阻温度计；
h、继续对保温容器中的半固态浆料进行电磁搅拌和机械搅拌，并通过耐高温温度计实时监控保温容器中半固态浆料的温度，当温度低于580摄氏度时启动保温容器外部的加热装置对保温容器中的半固态浆料进行加热至580-620摄氏度；所述耐高温温度计为热电偶温度计或热电阻温度计；
i、在成型机构上安装好相应的成型模具，并将保温容器中的半固态浆料泵入成型模具中成型，即制得半固态成型产品；所述半固态浆料通过电磁泵、挤压泵、气压泵或液压泵泵入成型模具中。
本发明的有益效果在于：1、本发明通过将惰性气体吹入合金熔体中进行气体搅拌一段时间后再将粉末材料伴随惰性气体喷吹入合金熔体中，不但有利于晶粒形核，而且有利于促使凝固的枝晶形成球状晶，从而获得更为理想的半固态浆料；2、本发明通过将粉末材料伴随惰性气体喷吹入合金熔体中，能使粉末材料在合金熔体中的扩散更为快速、分布更为均匀，不但更有利于晶粒形核，而且能使所形成的晶核分布更为均匀，从而提高半固态浆料的质量；3、使在搅拌过程中生成的半固态金属浆料被阻挡体打乱分散，防止浆体中较重的固态颗粒受旋转离心力的作用向容器的内壁聚集，使半固态浆体混合均匀；同时阻挡体采用椭圆形结构，并在其上开设与水流方向配合的流通槽，可以使得搅拌过程中对浆体的阻挡力更小，浆体由搅拌阻挡柱体的椭圆形表面撞击，产生阻力更小，其中更有一部分浆体由流通槽旋转流通，使得本发明的搅拌效果更好，搅拌更均匀；4、对搅拌后的半固态浆体直接密封输送并进行循环水冷却和保温储存，最后根据需要进行送料成型，整个成型过程中浆体不会接触到外界空气，避免浆体内部产生气泡，同时避免浆体表面出现氧化层，使成型后的产品质量更稳定。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。