[发明专利]一种非枝晶组织半固态镁合金的制备方法及其工艺流程

说明书

本发明公开了一种非枝晶组织半固态镁合金的制备方法及其工艺流程，属于镁合金半固态流变成形技术领域。流变成形的关键技术就是在线制备非枝晶半固态合金浆料，而传统的单向电磁搅拌技术存在合金浆料制备效率低的问题，本发明采用微细粉末中间合金可大大提高形核效率，缩短了电磁搅拌时间，提高了半固态浆料的制备效率，而且具有显著的晶粒细化效果，非枝晶半固态镁合金制备效率较传统电磁搅拌技术大幅度提高，可以与后续成形加工生产节拍匹配，由于电磁搅拌力跟磁场转速与熔体流速之间的速度差密切相关，单向电磁搅拌的磁场转速与熔体流速同向，而双向电磁搅拌时，利用熔体的运动惯性可以产生很大的速度差和惯性冲击，从而使搅拌效率大为提高。

技术领域

本发明涉及镁合金半固态流变成形技术领域，尤其涉及一种非枝晶组织半固态镁合金的制备方法及器工艺流程。

背景技术

金属的半固态成形技术通常包括：流变成形和触变成形。其中，触变成形需要将制备好的合金坯料二次加热重熔后成形，因此存在着工艺流程长，坯料成本高、坯料重熔能耗高、坯料在二次加热时表面易氧化以及生产废料无法在生产现场回收等问题。自上世纪末开始，由于流变成形可以克服触变成形存在的系列缺点，因而在国内外逐渐成为半固态成形领域的重点发展方向，并取得了很大进展。

流变成形的关键技术就是在线制备非枝晶半固态合金浆料，因此半固态合金的快速制备技术是有待突破的主要方向之一。与铝合金相比，镁合金易氧化和燃烧，制备过程需要特殊保护，因此有更大的难度。在现有的流变成形技术中，机械搅拌式流变射出技术在国内外研究广泛，但存在浆料易污染、搅拌强度低等问题，尚处于实验室阶段。压射室配备电磁搅拌装置的流变压铸工艺，虽然可以保证半固态浆料的质量，但存在电磁搅拌效率较低、压铸机压室结构改造复杂、费用大等不足。液相线铸造（模锻）通过低过热度浇注和整体加压效应，使整个合金液同时进入过冷状态，实现了同时形核和同时长大，但只能用于简单结构件的成形，且生产效率较低。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的镁合金半固态流变成型技术中存在的，传统的单向电磁搅拌技术制备合金浆料制备效率低的问题，而提出的一种非枝晶组织半固态镁合金的制备方法及其工艺流程。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种非枝晶组织半固态镁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将电阻熔化炉预热至150-160℃，称取适量的镁合金锭置于预热后的具有气体保护系统的电阻熔化炉中，对镁合金锭进行热熔化处理，同时不断搅拌，直至其温度达到700-720℃；

S2、采用镁液转移泵，将S1中制得的镁合金熔体转移至具有气体保护系统的电阻保温炉中进行熔体处理，同时向电阻保温炉中吹入高纯度的氩气精炼5-10min；

S3、称取适量含碳的中间合金，采用真空雾化法将中间合金制备成平均粒度＜10μm的中间合金微细粉末，并将中间合金微细粉末与少量的六氯乙烷进行混合，压制成圆饼状制备成变质添加剂；

S4、采用搅拌装置对镁合金熔体进行搅拌，使变质添加剂均匀混入镁合金熔体中，熔体处理结束后静置20-25min至镁合金熔体温度降至650-660℃；

S5、将搅拌坩埚预热至350-400℃，取出S4中的处理好的镁合金熔体置于预热好的搅拌坩埚中；

S6、开启电磁搅拌机构，待10-15s后将搅拌坩埚连同镁合金熔体置于电磁搅拌腔内，采用电磁功率为15KW的双向电磁搅拌装置制备半固态浆料；

S7、设定熔体搅拌方式，向电磁搅拌腔内通入高纯度的氩气保护气体，调节电磁搅拌频率为25-30HZ，通过自动转向控制系统使电磁搅拌方向瞬间转变，实现“正转-反转-正转”无间歇交替运行，并设定单向搅拌时间为5-10s，搅拌过程中对熔体温度进行实时采集，当熔体温度降至液相线以下3～5℃，即停止搅拌。