[发明专利]生产铸锭的方法和铸锭

说明书

本发明涉及由金属合金生产铸锭的方法，其中首先形成熔融体，熔融体中的基体材料以及一种或多种合金成分均以液态存在，由其成型为铸锭。

铝或者铝合金通常被浇铸成两件或三件铸件形式的半成品，以备深加工。为了生产铸锭，由相应的金属合金制成熔融体，然后将其浇铸成铸锭形状。

为了改善由这种铸锭所生产出的铸件的质量，还已知(DE 10002670A1)的是，首先在熔炉中熔化铸锭，然后将熔融体放入处理腔内，在处理腔内设有旋转的电磁场，通过这种方法处理过的熔融体再进行浇铸。这种方法导致铸件质量得到明显的提高。

本发明的任务在于提供一种生产铸锭的方法，使得铸锭在深加工时形成具有更好性能的铸件，而不必对当今的浇铸机进行改变。

该任务的解决方案是，在铸锭成型之前在熔融体的冷却过程中借助于可变的物理场向熔融体输入瞬时能量，以提高混合晶体的形成率。

通过本发明实现了首先形成混合晶体单位晶胞(Mischkristall-Elementarzell)，其中基体材料的原子被一种或多种添加成分的原子所取代。从而实现有意识地形成富集的混合晶体，其中饱和极限和浓度-温度区间的宽度可以借助于外加的可变的物理场来调节，因而形成了被外来原子过饱和的混合晶体。饱和极限以及外来原子在基体材料的空间晶格内的更好的扩散程度是与温度无关的。通过进一步冷却，由这种混合晶体形成极细的颗粒状结构。

在本发明的改进中设想，在这种金属合金液相线左右的温度供给能量。

能量供给的时间是由实验确定的。时间取决于特定的金属合金以及用其进行能量供给的措施。为了确定能量输入的时间间隔，依据第一种实施方案，通过测量在处理腔内存在的熔融体的动力学粘度来确定混合晶体的形成。本发明的出发点在于，当被处理的熔融体在冷却过程中达到了一种特殊的稀液状态，并且该状态几乎保持恒定、不再有根本性变化时，就出现了混合晶体形成的最佳状态。在本发明的另一种改进中设想，借助于测量从处置室内取出的试样的液相线温度来确定混合晶体形成程度。在这种情况下，本发明的出发点在于，由于结晶放热的原因，实际的液相线温度正好处于冷却曲线的拐点上。经过成功地处理后，该实际的液相线温度低于根据该金属合金相图得出的液相线。

在本发明的另一种改进中设想，借助于可变的，优选脉冲的电磁场来在完成瞬时能量输入。

出人意料的是，用这种方式生产出的铸锭在再次熔化和在浇铸机中加工时，经过电磁场处理后所获得的高流动性还具有记忆效果。这种方法处理过的铸锭与按照传统方法生产出的铸锭相比，它具有提高的流动性能，因此可以生产出形状较为复杂并且密度更大的铸件来。以此方式生产出的铸件具有更高的强度，其伸展性和耐磨性也得到了改善。因此，可以部分地取代那些目前必须经过锻造的构件。

与在DE 10002670 A1中公开的方法相比，本发明最重要的优点是：不必在每台浇铸机前都设置对应的处理腔。可以使用同样的用于常规加工铸锭的浇铸机，并不必对所述机器进行改变。浇铸温度也可以降低，甚至降到相关合金的液相线温度以下。可以进行浇铸的温度范围得以扩大，因此，由于不利的浇铸温度所导致的形成废品的危险明显减少。

由下面对适用于根据本发明生产本发明铸锭的设备的描述可看出本发明的其它特征和优点。

在具有浇铸口1、熔融体导槽2和电加热器3的熔炉中，金属或金属合金的组分被加热至所有的组分熔化并形成熔融体4。