[发明专利]一种合金制造装置和方法

说明书

本发明公开了一种合金制造装置，包括倾斜设置的可旋转的筒状冷却辊，筒状冷却辊设置有冷却壁；筒状冷却辊的冷却面为内壁面；还包括浇嘴，浇嘴被设置为可将合金熔融液自上而下地浇至内壁面上。

技术领域

本发明涉及金属制造领域，尤其涉及一种合金制造装置和方法。

背景技术

在金属制造领域，根据霍尔佩奇公式(Hall-Patch)：σ₁＝σ₀+K/d^1/2，σ₁为材料的屈服强度，σ₀为单晶体的屈服强度，d为晶粒尺寸，k为材料的特性常数，上式表明，晶粒越细，则枝晶间距越小，屈服强度越高，同时硬度越大。因此细晶化是目前唯一的一种既可以提高合金强度，又可以提高合金韧性的方法。

除了强度和韧性的提升，细晶化还有其他方面的正面效应，比如马景灵(快速冷却制备铝空气电池阳极材料的电化学性能，材料热处理学报，2019.2，vol.40No.2)提到了与铸态合金相比，快速冷却明显缩小了合金晶粒尺寸，从(60±14)μm减少到(3±2)μm，同时减少了合金的点腐蚀和合金的晶间腐蚀倾向。

目前最先进的快速冷却技术以熔体在单辊表面快速冷却为代表，可以用以制备超级铝合金材料，如Guido P.H.Gubbels(Rapidly solidified aluminum for opticalapplications，Proc.of SPIE Vol.7018 70183A-8)研究的这种优质光学级别用途的RSA6061就是荷兰RSP公司使用单辊表面快冷技术生产的。

但是RSP公司的这种单辊表面快冷技术有离心力和(熔体与辊体之间)范德华力之间的竞争问题，如果辊体转速过快，离心力会将熔体液滴直接甩出，被甩出的熔体液滴在保护气中无法快速降温，会有粗晶化的风险，如果辊体转速过慢，辊体本身冷却速度减缓因此带来的热残留也会导致合金的粗晶化；另外由于不同合金合金配方(合金型号)的熔体和辊体之间的浸润性不同，在实际生产中为了平衡离心力和范德华力之间的竞争，不同合金最终会在微晶化上出现程度不一致的问题，就是说其细晶化的晶粒大小不可设计。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种可制造细晶化合金且晶粒可控制的合金制造装置和方法。

为实现上述目的，本发明在第一方面提供了一种合金制造装置，包括倾斜设置的可旋转的筒状冷却辊，筒状冷却辊设置有冷却壁；筒状冷却辊的冷却面为内壁面；还包括浇嘴，浇嘴被设置为可将合金熔融液自上而下地浇至内壁面上。

进一步地，筒状冷却辊为圆柱体、上小下大的截圆锥体或者上大下小的截圆锥体。

进一步地，冷却壁内设置有冷媒流道。

进一步地，筒状冷却辊的倾斜角度和旋转速度可调。

进一步地，还包括保护气氛装置，保护气氛装置用于在筒状冷却辊内提供保护气氛。

本发明在第二方面提供了一种合金制造方法，包括步骤：

提供倾斜设置的可旋转的筒状冷却辊，筒状冷却辊设置有冷却壁；筒状冷却辊的冷却面为内壁面；

旋转筒状冷却辊，将合金熔融液通过浇嘴自上而下地浇至内壁面上，使合金熔融液在内壁面上冷却凝固，形成螺旋状合金带；

收集最终得到的带状合金。

进一步地，通过控制筒状冷却辊的转速和/或倾斜角度来控制合金熔融液的凝固时间，从而控制合金的晶粒大小。

进一步地，筒状冷却辊为圆柱体、上小下大的截圆锥体或者上大下小的截圆锥体。

进一步地，冷却壁内设置有冷媒流道。