[发明专利]一种提高合金熔体流动性的方法及旋转电磁场产生装置

说明书

技术领域

本发明涉及合金熔体，特别是关于一种提高合金熔体流动性的方法。 

背景技术

铝硅合金因其具有良好的铸造性能、机械性能而被广泛应用于汽车、航空航天等领域。当前，随着轻量化技术的迅速发展，尤其在铸造成型过程中，对于薄壁件来讲，薄壁充型更是对合金的流动性等综合性能提出了更高的要求，如何进一步改善合金组织、提高成型性能是广大研究工作者所共同关注的问题。 

液态金属或液态合金的流动性可以认为是在其它条件确定下的充型能力，它由液态金属的成分、温度、杂质含量等决定，与外界因素无关。通过对合金熔体进行化学或物理方法进行处理，不仅可以改善合金的凝固组织、提高力学性能，也会对合金的流动性产生影响。在化学处理方面，主要以往合金中添加化学元素为主，例如对于铝合金来讲，往合金熔体中加入锶、硼及混合稀土等元素改善其流动性。但是合金元素在熔体中的分布不均匀会产生热裂、偏析、贴膜等缺陷，尤其对于含镁量较高的铝合金来讲，缺陷更加严重。通过将合金元素复合添加的方法也可以提高铝合金熔体的流动性，但所添加元素的配比不容易精确控制，甚至会带来其他影响，如产生新的夹杂物等。因此，单一通过化学处理方法往往达不到理想的效果，而通过物理方法或物理与化学相结合的方法对合金熔体进行处理将是更为有效的手段。 

利用旋转电磁场来改善合金熔体的均匀性和流动性是对合金熔体加工处理的典型物理方法。在固-液相线温度区间内，利用旋转电磁场作用于过冷合金熔体是制备半固态浆料的常用方法。在液相线以上不高的温度区间内，利用旋转电磁场作用于过热合金熔体也是液态金属加工处理的重要方式。而液相线以上一定温度区间内，控制过热合金熔体的冷却过程中，通过利用旋转电磁场连续作用于熔体，来改变熔体的结构进而改善流动性的研究目前尚未见相关报道。 

加热保温处理同样也是使合金熔体温度和浓度场更加均匀的有效方法，对于改善熔体的状态和结构也有促进作用。 

发明内容

针对上述问题，本发明的目的就是提供一种提高合金熔体流动性的方法，它利用“加热保温+搅拌冷却”的复合工艺有效地提高了合金熔体在浇铸时的流动性。 

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种提高合金熔体流动性的方法， 包括如下步骤： 

1)对合金进行加热熔炼和保温处理：首先将合金进行加热熔炼，达到液相线以上一定温度后，进行保温，得到确定温度的过热合金熔体； 

2)对过热合金熔体进行搅拌冷却处理：将步骤1)中产生的过热合金熔体定量置于旋转电磁场产生装置中，使过热合金熔体在旋转电磁场的作用下发生搅拌，同时以一定的冷却速度降低至浇铸温度，获得待浇铸的合金熔体。 

盛装所述合金熔体的坩埚由具有一定强度的耐高温非电磁屏蔽材料制成。 

在步骤1)中，对所述合金进行加热熔炼达到保温温度之前，进行第一次保温，保温时间20min，并进行扒渣处理。 

对合金熔体进行保温的过程，采用以下方法之一：①在保温炉中进行，待到搅拌冷却时再从保温炉转移至旋转电磁场产生装置中；②直接在旋转电磁场产生装置中进行。 

所述合金熔体为铝合金时，则在步骤1)中，铝合金熔体的保温温度为650～950℃，保温时间为30～40min；在步骤2)中，铝合金熔体的搅拌起始温度为650～900℃温度，冷却速度为0.5～1.2℃/s，搅拌时间为30～90s。 

一种实现上述方法的旋转电磁场产生装置，其特征在于：它包括一本体电磁搅拌器，在所述本体电磁搅拌器的壁体中设置有几个均布的磁场发生源，各所述磁场发生源周围流经有循环冷却水，所述磁场发生源外连到一控制柜，在所述本体电磁搅拌器的内侧空腔底部垫设有热绝缘垫片，紧贴所述本体电磁搅拌器的内侧壁设置有温控器，所述温控器的内腔为放置坩埚的空间，所述温控器外连到控制仪表。 

所述循环冷却水在一循环冷却系统中流通，所述循环冷却系统包括一水箱，所述水箱的出水管通过水泵连接到到一热交换器，所述热交换器的冷水出口连接所述本体电磁搅拌器的进水管，所述本体电磁搅拌器的出水管回接到所述水箱。 

所述磁场发生源为磁绕组式或磁极式之一。 

所述控制柜的励磁频率为0～100Hz，励磁电流为0～300A。