專利名稱：鑄軋雙控法制備合金半固態(tài)成型板坯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鑄軋雙控法制備合金半固態(tài)成型板坯的方法。本發(fā)明可用于制備具有細(xì)小、等軸微觀結(jié)構(gòu)的半固態(tài)成形坯料，所制備的坯料在半固態(tài)成型時(shí)的觸變性能好，最終達(dá)到提高半固態(tài)成型能力和產(chǎn)品性能的目的。
背景技術(shù)：
半固態(tài)成型技術(shù)是繼液態(tài)成型技術(shù)和固態(tài)成型技術(shù)發(fā)展起來的一種全新的成形技術(shù)。與前兩種常用的成形技術(shù)相比，其主要的區(qū)別在于以預(yù)制的具有非枝晶組織的半固態(tài)合金坯料為原料，在壓力作用下凝固、成形。這種成形方法的優(yōu)點(diǎn)在于制品組織致密、鑄造或鍛造等缺陷減少，綜合力學(xué)性能大幅度提升。半固態(tài)成形最為關(guān)鍵的步驟是制備用于半固態(tài)成形的坯料，主要是為了獲得具有圓整、細(xì)小晶粒的微觀結(jié)構(gòu)，由此改善半固態(tài)成型過程中的漿料的流變、觸變性能。制備半固態(tài)成型坯料的方法包括形變誘導(dǎo)法(劉昌明等，形變誘導(dǎo)法半固態(tài)加熱工藝參數(shù)對(duì)LY12 合金組織和晶粒尺寸的影響，中國有色金屬學(xué)報(bào)，2002，12(3)，436-440)、新MIT工藝、冷卻斜槽法、雙螺旋流變注射成形法、剪切_冷卻_軋制法、NRC工藝、不同液體混合法、近液相線鑄造法等(江運(yùn)喜等，半固態(tài)金屬漿料制備新技術(shù)，鍛壓技術(shù)，2003，6，41-47)，盡管這些方法可以制備出具有非枝晶微觀結(jié)構(gòu)的坯料，但是難以大幅度降低晶粒尺寸。為了獲得細(xì)小的等軸晶粒，有人開發(fā)了一種新的形變誘導(dǎo)法(Jiang Jufu et al. , microstructure evolution of AM60 magnesium alloy semisolid slurry preparedby new SIMA,Journal of Alloys and Compounds，2010，497，62-67.)用于制備半固態(tài)成型的坯料，能夠獲得細(xì)小晶粒，但這種方法不易實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。基于此，開發(fā)出制備具有細(xì)小、等軸晶微觀結(jié)構(gòu)，且能夠滿足連續(xù)、規(guī)?；苽涞暮辖鸢牍虘B(tài)成型板坯的制備方法顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于制備具有細(xì)小等軸晶微觀結(jié)構(gòu)的合金坯料，該坯料在半固態(tài)成形時(shí)觸變性能好、成形后零件力學(xué)性能優(yōu)，提供運(yùn)用鑄軋雙控法制備合金半固態(tài)成型板坯的方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的步驟為①使用電阻爐熔化合金，并進(jìn)行除氣、除渣和精煉處理；②將合金熔體溫度降至該合金固、液兩相溫度區(qū)間，進(jìn)行攪拌之后，迅速冷卻凝固獲得具有非枝晶微觀結(jié)構(gòu)的合金毛坯；③對(duì)鑄造法制備的合金毛坯進(jìn)行均勻化退火、過時(shí)效處理；④對(duì)熱處理之后的毛坯進(jìn)行變形量大于60%的熱軋加工；⑤加熱熱軋板坯到合金半固態(tài)溫度區(qū)間，獲得具有細(xì)小、 等軸晶粒微觀結(jié)構(gòu)的半固態(tài)合金板坯。本發(fā)明的有益效果在于1.能夠制備出具有等軸、細(xì)晶微觀結(jié)構(gòu)的坯料，該坯料在半固態(tài)成型時(shí)的觸變性能好，成型后的力學(xué)性能優(yōu)。2.本發(fā)明的制備方法具有工藝簡單、能滿足批量生產(chǎn)的需要。


圖1是鑄軋雙控法制備合金半固態(tài)成型板坯的方法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。參見圖1。本發(fā)明所述鑄軋雙控法制備半固態(tài)成型坯料的方法的步驟如下①在保護(hù)氣氛下，使用電阻爐熔化合金，并進(jìn)行除氣、除渣和精煉處理；②將合金熔體溫度降至固液兩相溫度區(qū)間，進(jìn)行攪拌之后，迅速冷卻凝固獲得具有等軸晶結(jié)構(gòu)的合金毛坯；③對(duì)鑄造法制備的合金毛坯進(jìn)行均勻化退火、過時(shí)效處理；④對(duì)熱處理之后的毛坯進(jìn)行變形量大于60%的熱軋加工；⑤加熱熱軋板坯到半固態(tài)溫度區(qū)間，獲得具有細(xì)小、等軸晶粒微觀結(jié)構(gòu)的半固態(tài)合金板坯。實(shí)施例1使用電阻熔化爐熔煉AZ31鎂合金，對(duì)其進(jìn)行除氣、除渣處理后，降溫至630°C，整個(gè)熔煉過程在N2+6% SF6保護(hù)氣氛下進(jìn)行；然后，對(duì)熔體進(jìn)行電磁振蕩，均勻熔體的溫度分布；對(duì)盛裝攪拌熔體的容器進(jìn)行快速冷卻凝固，獲得晶粒尺寸為80-100 μ m的鑄造毛坯；對(duì)半固態(tài)鑄造毛坯在480°C保溫15小時(shí)進(jìn)行均勻退火處理，250°C保溫8小時(shí)進(jìn)行過時(shí)效處理；在變形溫度為420°C時(shí)進(jìn)行變形量為80%的軋制變形；感應(yīng)加熱到615°C保溫3分鐘， 獲此獲得晶粒尺寸為10-30 μ m的半固態(tài)觸變成形板坯。實(shí)施例2使用電阻熔化爐熔煉AZ91鎂合金，對(duì)其進(jìn)行除氣、除渣處理后，降溫至590°C，整個(gè)熔煉過程在N2+6% SF6保護(hù)氣氛下進(jìn)行；然后，對(duì)熔體進(jìn)行機(jī)械攪拌，均勻熔體的溫度分布，破碎枝晶；對(duì)盛裝攪拌熔體的容器進(jìn)行快速冷卻凝固，獲得晶粒尺寸為50-80μπι的鑄造毛坯；對(duì)半固態(tài)鑄造毛坯在450°C保溫24小時(shí)進(jìn)行均勻退火處理，在250°C保溫8小時(shí)進(jìn)行過時(shí)效處理；在變形溫度為370°C條件下進(jìn)行變形量為60%的軋制變形；感應(yīng)重熔加熱到580°C保溫2分鐘，獲此獲得晶粒尺寸為20-40 μ m的半固態(tài)觸變成形板坯。本發(fā)明中通過改變基體合金成分，均可以運(yùn)用攪拌鑄造法制備出各種類型的具有等軸晶微觀結(jié)構(gòu)的合金坯料，在軋制變形時(shí)需要選擇合適的變形速率和溫度，利用熱軋過程的連續(xù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和重熔過程再結(jié)晶、熔斷機(jī)制即可制備出具有細(xì)小、等軸微觀結(jié)構(gòu)的半固態(tài)觸變成形板坯。最后需要說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.鑄軋雙控法制備合金半固態(tài)成型板坯的方法，其特征在于，有以下步驟①使用電阻爐熔化合金，并進(jìn)行除氣、除渣和精煉處理；②將合金熔體溫度降至固-液兩相溫度區(qū)間，進(jìn)行攪拌之后，迅速冷卻凝固獲得具有等軸晶結(jié)構(gòu)的合金毛坯；③對(duì)鑄造法制備的合金毛坯進(jìn)行均勻化退火、過時(shí)效處理；④對(duì)熱處理之后的毛坯進(jìn)行變形量大于60%的熱軋加工；⑤加熱熱軋板坯到半固態(tài)溫度區(qū)間保溫，獲得具有細(xì)小、等軸晶粒微觀結(jié)構(gòu)的半固態(tài)觸變成形板坯。
全文摘要
本發(fā)明涉及鑄軋雙控法制備鎂合金半固態(tài)觸變成形板坯的方法，它適用于制備具有等軸、細(xì)小晶粒微觀結(jié)構(gòu)的鎂合金半固態(tài)成形用板坯。其方法是在N2+6％SF6保護(hù)氣氛下，使用電阻爐熔化鎂合金合金，并進(jìn)行除氣、除渣和精煉處理；將鎂合金熔體降溫至該熔體的固、液兩相溫度區(qū)間，進(jìn)行攪拌之后，迅速冷卻凝固獲得具有等軸晶微觀結(jié)構(gòu)的鎂合金毛坯；對(duì)鑄造法制備的鎂合金毛坯進(jìn)行均勻化退火和過時(shí)效處理；對(duì)半固態(tài)鑄造鎂合金進(jìn)行變形量超過60％的熱軋加工；加熱熱軋板坯到半固態(tài)溫度區(qū)間并保溫，制得組織均勻、晶粒細(xì)小的鎂合金半固態(tài)觸變成形板坯。本發(fā)明可用于制備用于輕合金半固態(tài)成形板坯，該板坯具有晶粒細(xì)小、晶粒圓整度高、半固態(tài)觸變性能好等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C21D8/02GK102286710SQ20111026503
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者周平, 張丁非, 王開, 薛寒松, 邵興洲 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)