[发明专利]一种难混溶合金的制备方法及连铸设备

说明书

本发明公开了一种难混溶合金的制备方法及连铸设备，该难混溶合金由A金属和B金属组成，且A金属的熔点低于B金属的熔点，包括如下步骤：将A金属加热至T_a并保温，得到A熔体，将B金属加热至T_b并保温，得到B熔体，其中T_a小于T_b；将上述A熔体和B熔体通过电磁搅拌混合均匀后，进入连铸水冷结晶器中通过快速凝固，制得难混溶合金。本发明所制备的难混溶合金规格范围大，表面质量良好，内部无宏观偏析、无气孔、无疏松和裂纹等缺陷，成分均匀和组织细小，具有设备简单、生产效率高、成本低、适合工业规模生产等优点。

技术领域

本发明属于难混溶合金材料制备技术领域，尤其涉及一种难混溶合金的制备方法及连铸设备。

背景技术

难混溶合金具有较多优异的物理性能，如较高的强度，良好的导电和导热性能以及磁学性能。因此，这一类合金在永磁体、高性能电极、电接触材料方面具有广泛的应用前景。由于难混溶金属在凝固过程中存在不混溶区，当凝固温度经过这个区域时，在合金液中会分离出两种不同成分的液相。两种液相的密度差异导致合金在重力场中极易形成宏观偏析。

为了解决上述宏观偏析等问题，目前国内外基本采用喷射沉积工艺、粉末冶金工艺、搅拌铸造法等制备各种难混溶合金材料。其中喷射沉积工艺通过气体喷雾器将熔体喷散成细小的液滴，金属液滴经高速冷却在预成形靶上开始凝固，形成颗粒状组织。粉末冶金工艺是将金属粉末混合后，通过热等静压设备将粉末进行压合制备出组织均匀、性能优良的难混溶合金锭坯。搅拌铸造法是通过机械搅拌或电磁搅拌等方法，将增强相加入熔体并铸造成形的方法。虽然这些方法在一定程度上都能较好地解决难混溶合金中偏析的问题，但是仍存在如下问题：(1)坯料制备需要热等静压设备或喷射沉积设备，设备投资大、要求苛刻；(2)搅拌铸造法需要对增强相进行预处理，使其与熔体润湿；(3)工艺流程长，工序复杂；(4)生产的铸锭重量和规格有限，致密度较低，不利于后续冷加工成形和制备高质量产品；(5)生产效率低、成本高。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的之一在于提供一种难混溶合金的制备方法及连铸设备，该方法不仅解决了难混溶合金在铸造过程中成分和组织不均匀的问题，同时可显著提高生产效率和降低生产成本，适合于工业化规模生产。

为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：

一种难混溶合金的制备方法，该难混溶合金由A金属和B金属组成，且A金属的熔点低于B金属的熔点，包括如下步骤：

将A金属加热至T_a并保温，得到A熔体，将B金属加热至T_b并保温，得到B熔体，其中T_a小于T_b；

将上述A熔体和B熔体通过电磁搅拌混合均匀后，进入连铸水冷结晶器中通过快速凝固，制得难混溶合金。

进一步的，包括如下具体步骤：

步骤1：将A金属放入金属熔化炉A中，加热至T_a并保温；将B金属放入金属熔化炉B中，加热至T_b并保温；

步骤2：当金属熔化炉A和金属熔化炉B中的金属熔化和达到目标温度后，启动塞棒机构，使A熔体和B熔体分别通过两个导流管进入混合腔，启动感应加热设备，对混合腔中的混合熔体进行加热控温和电磁搅拌；

步骤3：混合均匀后的混合熔体进入到连铸机连续制备出难混溶合金。

进一步的，连铸速度控制在80mm/min-200mm/min。

进一步的，所述混合腔和导流管的材质为石墨或耐火材料。

进一步的，连铸机制备出的难混溶合金形状为棒材、板材、带材、管材或型材。