[实用新型]一种制备半固态浆料的百叶窗式倾斜板

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种制备半固态合金浆料的百叶窗式倾斜板，属于材料科学技术领域。 

背景技术

上世纪70年代，美国麻省理工学院Flemings的研究团队首先发现并提出了半固态金属加工技术，该技术主要分为流变成形和触变成形。经过40多年的发展，触变成形已经实现了商业化生产，美国的Ormet、Alumax等公司通过触变成形批量生产半固态金属器件，在欧洲，意大利的Stampal SpA和Fiat Auto公司也通过触变成形进行半固态器件的批量生产，除此之外，还有德国的EFU公司，瑞士的Buhler公司，法国的Pechiney公司等，在亚洲，日本于80年代后期也开展了半固态技术成形的基础研究，也同样实现了触变成形的批量生产，但在实际应用中触变成形存在工艺流程长、制坯成本高、重熔能耗高、坯料表面氧化严重、加热过程坯料流失严重、废料无法在生产现场回收等诸多缺点。21初世纪以来，流变成形技术逐渐成为国内外半固态成形技术研究的重点，并取得了一定进展。 

流变成形技术主要有传统的机械搅拌式流变铸造、射室制备浆料流变铸造、单螺旋机械搅拌式流变铸造、双螺旋机械搅拌式流变铸造、低过热度浇注和弱机械搅拌式流变铸造、低过热度倾斜板浇注式流变铸造等。其中，倾斜板技术具有高效、低成本的突出优势，适于大规模推广应用，引起业内的广泛关注。该技术的基本原理是将合金液浇注到倾斜板的表面，在流过倾斜板表面后形成低过热度的球形固相和液相组成的半固态合金浆料，浆料直接进入成形设备进行成形。日本的UBE公司首先申请了该项技术的专利，称之为New Rheocasting,简称NRC。Toshio  Haga  Plato　Kapranos   Grimmig   Motegi等人都对倾斜板技术进行了较系统的研究。Motegi等成功制备了半固态铝合金坯料，Haga等成功实现倾斜板制浆流变轧制成形。在国内，中国科学院金属研究所、清华大学、东北大学、中南大学、西北工业大学、南昌大学、北京科技大学、华中科技大学、上海交通大学、昆明理工大学等在基础理论、制浆技术和成形工艺等方面也进行了大量研究。东北大学管仁国等人发明了波浪倾斜板，并在倾斜板上加装震动装置，所制得的半固态金属浆料颗粒圆整度，均匀度都有所提高；北京科技大学毛卫民等发明了蛇形通道浆料制备技术；南昌大学杨湘杰等人发明了倾斜圆筒法制备半固态金属浆料技术；昆明理工大学蒋文明等人发明了凹槽倾斜板制备技术。以上所提到的倾斜板或类倾斜板技术都取得了一定的成功，但所制得半固态金属浆料组织仍存在细化不足和均匀度不高等问题，因此在倾斜板结构上仍需进一步改进。 

目前，公知的制备半固态合金浆料的倾斜板装置所使用的倾斜板均为一块整体板材。当合金液体流经倾斜板时，合金液体受到倾斜板的激冷以及自身的冲刷作用而使其细化球化，并得到半固态合金浆料。但是，整体板材所得的半固态合金浆料存在组织不均匀和不稳定性，一方面是单纯的冲刷作用并不能使合金液体完全细化球化，另一方面是在连续的制备过程，倾斜板的温度升高，且整块板的温度升高并趋于均匀，失去温度梯度。 

发明内容

为了克服现有的倾斜板装置单纯冲刷、温度升高和失去温度梯度的不足, 本实用新型提供一种制备半固态浆料的百叶窗式倾斜板，该装置不仅能实现多次自由冲刷，而且能控制倾斜板温度，实现温度梯度控制。 

本实用新型的技术方案是：百叶窗式倾斜板的结构为两块相互平行的固定侧板1之间安装有多块彼此相互平行的叶式板块3，固定侧板1与竖直方向的夹角为30～60°，叶式板块3与竖直方向的夹角为30～45°。 

所述叶式板块3为矩形，共3～12块，每一块之间的距离为0.8～1.2cm。 

所述每一块叶式板块3均为中空结构且有冷却通道。每一块叶式板块可以通入不同温度的冷却介质，形成温度梯度。 

本实用新型的原理是：由于多块叶式板相对独立，当把合金浆料流经该通道时，合金浆料在每块板上与传统倾斜板一样产生激冷和冲刷作用，浆料中形成游离非枝晶组织，同时每两块板之间产生自由落体并碰撞，前一块板合金熔体的底层熔体经自由落体后在下一块板成了熔体的上层熔体，使游离晶粒更加细化、圆整，组织更加均匀。除此之外，不同叶式板的温度不同，浆料在每块板上产生的过冷度不同，有利于游离晶粒的增殖和熟化，最后得到晶粒更加细小圆整且均匀的半固态浆料。 

本实用新型的有益效果是，装置结构简单，容易组装，当合金液体流过百叶窗式倾斜板，不仅可以实现多次冲刷和自由落体碰撞，还可以保持一定的温度梯度，所得合金半固态浆料组织更均匀，成形材料性能更高。