[发明专利]一种复合式制备半固态浆料的装置

说明书

技术领域

本发明公开了一种复合式制备半固态浆料的装置，属于材料科学技术领域。

背景技术

金属半固态成形是指金属在固液区间凝固过程中，通过对其进行强制激冷、强烈搅拌、加入适当的孕育剂等方法，促使初生相的形核和长大过程得到改变，获得一种晶粒细小、颗粒圆整、组织均匀分布的固液混合浆料。

金属半固态成形技术是上世纪70年代，美国麻省理工学院M.C.Flemings教授与David Spencer博士等人发现并发展而成，半固态成型技术具有组织偏析少、生产效率高、机加工量少等优点，受到国内外很多专家及团队的研究，主要有触变成型与流变成型两种。触变成型主要指将获得的半固态浆料制备成坯料，再根据产品尺寸下料，重新加热到半固态温度成型；流变成型指将获得的半固态浆料保持在固液区间温度的条件下直接成型，获得所需的零件。由于触变成型坯料加热、传输方便，成型过程容易控制，便于实现自动化的生产，在实际生产中得到一定得应用，但由于其生产成本高、生产周期长、组织不均匀等缺点，其应用范围受到很到的限制。流变成型由于成本低、生产周期短、晶粒细小、偏析少、组织分布均匀、收缩小等优点，受到广大研究学者的研究。例如最早的由日本发明的倾斜板法、南昌大学杨湘杰教授的低温剪切浇注法、北京科技大学毛为民教授的内锥度法以及昆明理工大学周荣锋教授的转棒诱导形核法，都取得了优异的成果，但在实验过程中，粘料、组织分布不均匀等问题依然存在，致使无法连续制备半固态浆料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合式制备半固态浆料的装置，所述装置包括电动机1、冷却装置4、模具5、成型装置6、齿轮7、螺旋输送杆8、挡料板9、外桶10、石墨锥桶11、加热管12、冷却管13、固定轴承14、浇道15；电动机1与外桶10连接带动外桶10转动，外桶10的内部镶嵌有石墨锥桶11，外桶10的侧壁上交替设有加热管12和冷却管13；浇道15位于石墨锥桶11的上面，且出口正对石墨锥桶11的内壁；石墨锥桶11的底部和成型装置6连通，成型装置6和外桶10的下端连接；成型装置6的内部、石墨锥桶11的下面设有螺旋输送杆8，螺旋输送杆8的一端与齿轮7连接，另一端正对模具5，模具5位于冷却装置4的内部；电动机1、外桶10、石墨锥桶11固定于设备的机架上。

本发明所述电动机1通过皮带轮2、皮带3与外桶10连接。

本发明所述石墨锥桶11内锥度为0.5°~10°，下端口直径为10mm~100mm，锥桶高度为200mm~1000mm，锥桶壁厚度为5mm~50mm。

本发明所述外桶10及石墨锥桶11的转速为100r~3000r。

本发明的原理是：将过热金属熔体加热到预定温度后经过浇道正对石墨锥筒内壁浇注，在锥筒离心力及金属液重力的作用下，金属液绕锥筒内壁铺展并形成具有一定厚度的熔体薄膜，在石墨材料及冷却装置的强制过冷下，促使熔体薄膜整体过冷，诱导铺展的熔体薄膜内部初生相大量形核，制成的半固态浆料直接被下面的成型装置收集，通过螺旋传送装置把浆料直接输送到模具端口，在冷却装置强制激冷作用下，获得具有近球形或者细小球状显微组织的特定形状的坯料或者成品。

本发明的有益效果：

（1）本发明所述装置可以获得具有组织均匀、细小、圆整的半固态浆料合金；通过本装置制备的半固态合金浆料，其显微组织得到一定程度的细化，初生相分布更加均匀，形态更趋近球形。

（2）本发明的装置中的转速与锥形石墨棒大小都可以调节，可以根据实验过程中具体的实验条件来选择更加合理的参数；

（3）本发明的装置可以获得纯净的半固态合金；在半固态浆料制备过程中，不需要加入变质剂等孕育剂，且可以根据需要进行气体保护。

（4）本发明装置结构简单、成本低、效率高、可连续制备半固态浆料，而且与成形设备相结合，可以直接获得坯料或者零件，降低坯料储存等工艺的成本。

附图说明

图1是本发明制备半固态浆料的装置的结构示意图；

图2是实例1制备Al-25%Si合金的半固态浆料的显微组织图；

图3是实例2制备Al-23%Si-4.5%Fe-3%Cu-1%Mg合金的半固态浆料的显微组织图。

图中：1-电动机，2-皮带轮，3-皮带，4-冷却装置，5-模具，6-成型装置，7-齿轮，8-螺旋输送杆，9-挡料板，10-外桶，11-石墨锥桶，12-加热管，13-冷却管，14-固定轴承，15-浇道。

具体实施方式