專利名稱：一種細(xì)化與球化金屬或合金的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于黑色或有色金屬及其合金的處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種細(xì)化與球化金屬或合金的方法
背景技術(shù)：
細(xì)晶強(qiáng)化在提高金屬材料強(qiáng)度的同時，也改善金屬材料的塑性和韌性，這是其他強(qiáng)化方法所不具備的。晶粒越細(xì)，在一定體積內(nèi)的晶粒數(shù)目越多，在同樣變形量下，變形分散在更多的晶粒內(nèi)進(jìn)行，變形較均勻，且每個晶粒中塞積的位錯少，因此應(yīng)力集中引起的開裂機(jī)會少，在斷裂之前能夠承受較大的變形量，即表現(xiàn)出較高的塑性。細(xì)晶金屬中，裂紋不易萌生(應(yīng)力集中小)，也不易傳播(晶界曲折多)，因而在斷裂過程中吸收了更多的能量，表現(xiàn)出較高的韌性。因此細(xì)晶強(qiáng)化是金屬材料實(shí)際生產(chǎn)中獲得良好強(qiáng)韌性的重要強(qiáng)化方法之
O目前，金屬及合金晶粒細(xì)化有兩個方向其一為凝固細(xì)晶，通過控制和調(diào)節(jié)合金成分、冷卻速度、凝固時加外場作用來達(dá)到晶粒細(xì)化的目的，包括快速凝固細(xì)晶、機(jī)械場凝固細(xì)晶、磁場凝固細(xì)晶、電場凝固細(xì)晶及超聲凝固細(xì)晶等；其_■為變質(zhì)細(xì)晶，也就是傳統(tǒng)的添加形核劑或微合金化達(dá)到細(xì)晶目的，例如對于鋁合金可以采用磷及磷化物變質(zhì)細(xì)化、鈉鹽變質(zhì)細(xì)化、鋁鍶中間合金細(xì)化、鋁銻中間合金細(xì)化、鋁鈦硼合金細(xì)化及鋁鈦碳合金細(xì)化等。合金快速凝固具有極高的凝固速度，因而使得合金在凝固中形成了極細(xì)小的微觀組織結(jié)構(gòu)，晶粒尺寸細(xì)小，而且十分均勻，一般晶粒尺寸為O. I I μ m左右。快速凝固合金晶粒尺寸大小主要與凝固速度有關(guān)，晶粒尺寸一般隨冷速的增加而減小?？焖倌踢€可以減少枝晶間距，但隨著冷速的增加，枝晶間距的減小程度比晶粒尺寸的變化要小的多。但是目前快速凝固技術(shù)還主要處在實(shí)驗(yàn)階段，且只能對部分合金和金屬進(jìn)行細(xì)化，對實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)條件要求較高，未能實(shí)現(xiàn)大范圍的應(yīng)用。外加磁場力對金屬及合金體系的能量狀態(tài)產(chǎn)生擾動，熔體的液固兩項(xiàng)平衡溫度發(fā)生波動，同時磁場在熔體中產(chǎn)生渦流，伴隨有洛倫茲力和磁壓強(qiáng)的共同作用使熔體產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動，使合金在凝固過程中樹枝晶被折斷，破碎，成為新的晶核，達(dá)到細(xì)化效果。磁場凝固細(xì)晶主要用在輕合金方面，特別是針對鋁、鎂合金有明顯效果。金屬及合金熔體凝固過程中通過小電流可引起金屬熔體中電遷移現(xiàn)象。電遷移現(xiàn)象可改變?nèi)苜|(zhì)有效分配系數(shù)及凝固界面前沿溶質(zhì)分布，從而使晶粒細(xì)化。在電場作用下金屬及合金熔體粒子受到電場力的作用，同時還受到電子碰撞的拖曳作用，使脈沖電流可以通過減小形核勢壘來增大形核率，形核率增大將引起晶粒細(xì)化。但是電場凝固細(xì)晶對成形設(shè)備及其系統(tǒng)控制精度要求較高，因此仍停留在研究階段。金屬及合金在凝固過程中引入超聲振動，凝固組織也從粗大的柱狀晶變?yōu)榫鶆虻募?xì)等軸晶，金屬的宏觀及微觀偏析均得到改善。高能超聲處理金屬及合金熔體時，起主要作用的是聲空化作用和聲流作用?？栈莸脑龃蠛蛢?nèi)部液體的蒸發(fā)會從周圍吸收熱量，這將導(dǎo)致空化泡表面的熔體溫度降低，造成局部過冷，因此在空化泡的附近形成晶核使形核率增加?？栈莸谋罎⑦^程中產(chǎn)生的強(qiáng)烈沖擊波會破碎正在長大的晶體，使之成為新的晶體質(zhì)點(diǎn)。超聲處理可以顯著細(xì)化金屬及合金凝固組織，但超聲處理同樣難以精確控制。變質(zhì)細(xì)化對細(xì)化溫度及加入方式要求嚴(yán)格，加入后容易產(chǎn)生大量氣體，污染環(huán)境，使金屬及合金液吸氣嚴(yán)重，同時容易在鑄件中形成針孔等缺陷，細(xì)化工藝過程復(fù)雜，勞動強(qiáng)度大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種細(xì)化與球化金屬或合金的方法，采用的波浪型傾斜板流變鑄造(WSP — Wavelike Sloping Plate casting)技術(shù)與球化熱處理相結(jié)合方法來制備常見金屬及合金的細(xì)晶材料，即采用波浪型傾斜板流變鑄造裝置實(shí)現(xiàn)常見金屬及合金的半固態(tài)漿料制備和其組織的細(xì)化，同時采用不同的熱處理方案對不同金屬組織實(shí)現(xiàn)球化，從而實(shí)現(xiàn)了低成本、短流程、無污染、高效便捷的細(xì)化和球化金屬組織，容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種細(xì)化與球化金屬或合金的方法，其特征在于包括如下步驟
第一步，預(yù)熱熔化爐并熔煉金屬或合金，預(yù)熱溫度為400°C 550°C，熔煉后保溫15 20min ；
第二步，向熔化的金屬或合金熔液中加入除渣劑，并進(jìn)行攪拌，靜置扒渣后保溫；第三步，設(shè)定波浪型傾斜板流變鑄造裝置，傾斜板的傾斜角度Θ為30 60°，傾斜板長度為550 650mm，振動頻率為5 IOOOHz，振幅為I 2mm ;
第四步，將熔體在預(yù)定的澆注溫度下澆注到波浪型傾斜板流變鑄造裝置的傾斜板入口進(jìn)行流變鑄造，漿料用模具進(jìn)行收集；所述預(yù)定的澆注溫度為650°C 1640°C進(jìn)一步，第二步中，所述的除渣劑為六氯乙烷，向熔化的金屬或合金熔液中加入的除渣劑為六氯乙烷,其加入量為熔體質(zhì)量的I 3%。進(jìn)一步，所述預(yù)定的澆注溫度為690°C 840°C。進(jìn)一步，還包括第五步，將流變鑄造得到的金屬或合金進(jìn)行球化熱處理，得到球化與細(xì)化的金屬或合金組織。進(jìn)一步，所述Al-Si合金的球化熱處理?xiàng)l件為將第四步流變鑄造得到的Al-Si合金進(jìn)行二次加熱，550 650°C保溫580 620min。進(jìn)一步，所述Al-Si合金各組分所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為Si 15 20%，F(xiàn)e 4 6%，余量為Al。進(jìn)一步，所述Cu-Cr-Zr合金的球化熱處理?xiàng)l件為將第四步流變鑄造得到的CuCrZr合金進(jìn)行960°C固溶7h后，500°C時效Ih。進(jìn)一步，所述Cu-Cr-Zr合金各組分所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為Cr O. 7 I. 0%，Zr
O.15 O. 2%, Cu為余量。進(jìn)一步，所述Cr-Ni-Ti合金的球化熱處理?xiàng)l件為將第四步流變鑄造得到的Cr-Ni-Ti合金進(jìn)行二次加熱，1010°C 1150°C保溫12h。進(jìn)一步，所述Cr-Ni-Ti合金各組分所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為Cr 17 18%，Ni10 11%，Ti 4. 5 5. 0%, C 彡 O. 12%, Mn ( 2. 0%, Fe 為余量。
本發(fā)明的有益效果為
1、本發(fā)明克服了加外場細(xì)化設(shè)備復(fù)雜，條件難以控制的缺點(diǎn)，克服了變質(zhì)細(xì)化對高品質(zhì)合金成分污染的缺點(diǎn)，同時克服了固態(tài)成形工藝的細(xì)晶技術(shù)(如等通道擠壓)能耗高，組織不易控制的缺點(diǎn)；
2、本發(fā)明成本低、流程短、操作簡便，容易工業(yè)化，是金屬半固態(tài)領(lǐng)域細(xì)晶技術(shù)的重要技術(shù)進(jìn)展。本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨 后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說明書所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。


圖I為本發(fā)明波浪型傾斜板流變鑄造裝置示意 圖2為本發(fā)明波浪型傾斜板流變鑄造的基本原理示意 圖3為本發(fā)明漿料收集模具；
圖4為波浪型傾斜板流變鑄造得到的工業(yè)純鋁細(xì)化組織(a)-690°C ; (b)-720°C ；(c)-740。。；(d) -760 °C ；(e)-800°C ； (f) -840 °C ；
圖5為工業(yè)純鋁添加AlTiB細(xì)化劑后的細(xì)化效果圖(a)-690°C ; (b)-720 °C ；(c)-740。。；
圖6為不同澆注條件得到的Al-Si合金組織(a)-680°C常規(guī)鑄造組織；(b)-710°C常規(guī)鑄造組織；(c) _680°C波浪型傾斜板流變鑄造組織；(d)-710°C波浪型傾斜板流變鑄造組織；
圖7為不同澆注條件下得到的Mg-3Sn-Mn合金組織(a) _650°C常規(guī)澆注；(b)_660°C常規(guī)澆注；(c) -650°C波浪型傾斜板流變鑄造；(d) -660波浪型傾斜板流變鑄造；
圖8為不同澆注條件下得到的lCrl8Ni9Ti合金組織(a)-1620 °C常規(guī)澆注；(b)-1640°C常規(guī)澆注；(c)-162(TC波浪型傾斜板流變鑄造；(d)-1640°C波浪型傾斜板流變鑄造。
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述
如圖I、圖2、圖3所示，波浪型傾斜板流變鑄造裝置包括熱電偶I、控溫柜2、機(jī)架3、澆注閥門4、中間包5、傾斜板6、電磁振動器7、彈簧8和模具9?？販毓?及中間包5固定在支架3上，支架3固定在地面上，熱電偶I 一端伸入到中間包5中，另一端連接控溫柜2，中間包5上設(shè)置有澆注閥門4，傾斜板6為波浪型。傾斜板6經(jīng)彈簧8固定在機(jī)架3上，電磁振動器7的輸出端連接傾斜板6。模具9包括鋼模11和二氧化硅泡沫磚12，鋼模11固定在二氧化硅泡沫磚12上。如圖2所示，將中間包5中的熔體10在預(yù)定的澆注溫度下澆注到波浪型傾斜板6的入口進(jìn)行流變鑄造，經(jīng)流變鑄造后的漿料用模具9進(jìn)行收集。傾斜板的傾斜角度Θ為30 60°，傾斜板長度為550 650mm，振動頻率為5 IOOOHz，振幅為I 2mm。在傾斜板6強(qiáng)烈的剪切/冷卻作用下，改變了熔體內(nèi)傳熱傳質(zhì)過程，使晶粒處于一個溫度和成分相對均勻的環(huán)境中，消弱了枝晶的生長條件，合金組織主要為玫瑰晶。隨著合金繼續(xù)向下運(yùn)動，半固態(tài)合金進(jìn)一步受到剪切/冷卻，枝晶和玫瑰晶開始逐漸破碎，最終得到的合金組織主要為細(xì)小的等軸晶和玫瑰晶，及部分球形晶。然后在對坯料進(jìn)行二次加熱，在二次加熱過程中坯料內(nèi)部組織發(fā)生不同程度的變化，進(jìn)一步對合金組織進(jìn)行細(xì)化和球化。 實(shí)施例I :制備工業(yè)純鋁細(xì)晶鑄錠
O將熔化爐預(yù)熱到40(TC，將工業(yè)純鋁加入到熔化爐中，待其熔化后將其繼續(xù)加熱到600°C 保溫 15min。2)向熔化的金屬或合金熔液中加入六氯乙烷精煉，加入量為熔體質(zhì)量的2%，靜置機(jī)潘后保溫20min。3)將傾斜板的傾角Θ設(shè)定為45°，傾斜板長度設(shè)定為600mm，振動頻率為80Hz，振幅為I· 5mmο4)當(dāng)純鋁熔體的溫度為690°C 840°C時，在波浪型傾斜板裝置的入口進(jìn)行流變鑄造，漿料用模具進(jìn)行收集。對所澆注的純鋁錠試樣表面輕微磨平處理，經(jīng)過拋光腐蝕后，根據(jù)GB/T6394-2002標(biāo)準(zhǔn)測定晶粒尺寸，同時與標(biāo)準(zhǔn)掛圖進(jìn)行比較評估晶粒度大小。如圖4、圖5所示，該技術(shù)的細(xì)化效果與添加AlTiB細(xì)化劑的細(xì)化效果進(jìn)行對比，可以發(fā)現(xiàn)該技術(shù)對純鋁晶粒細(xì)化效果更加明顯，細(xì)化溫度區(qū)間大，適合于各種條件下的工業(yè)大規(guī)模鑄錠細(xì)化。實(shí)施例2 :制備半固態(tài)Al-Si合金的細(xì)晶鑄錠
I)對該合金進(jìn)行自行配置，其成分為(質(zhì)量分?jǐn)?shù)):Si 18%, Fe 5%，A1為余量，Si以中間合金Al-20Si加入，F(xiàn)e采用活性鐵粉，純度彡99. 9%，Al以鋁塊加入，純度彡99. 9%。2)將熔化爐預(yù)熱到500°C 550°C ;將Al_20Si中間合金加入到熔化爐內(nèi)加熱到740°C熔化并保溫。3)將預(yù)熱干燥后的工業(yè)純鋁加入到熔化的合金液中，并將熔體繼續(xù)加熱到800°C后保溫20min，向熔化的金屬液中加入活性鐵粉，并進(jìn)行攪拌，待其反應(yīng)后加入六氯乙烷精煉，加入量為熔體質(zhì)量的I. 5%,靜置扒洛后保溫20min。4)將傾斜板的傾角Θ設(shè)定在45° ,傾斜板長度設(shè)定在600mm,同時施加5 IOOOHz的振動。5)澆注溫度設(shè)定在690°C 710°C之間，將熔體澆注到波浪型傾斜板的入口進(jìn)行流變鑄造。漿料用模具進(jìn)行收集。6)將流變鑄造得到的Al-Si合金進(jìn)行二次加熱，600°C保溫600min。如圖6所示，將該技術(shù)和常規(guī)鑄造得到的合金錠坯在中心位置取樣，經(jīng)過拋光腐蝕，酒精擦拭并吹干后在Olympus PMG51數(shù)碼金相顯微鏡下觀察合金組織，研究發(fā)現(xiàn)該技術(shù)能夠有效細(xì)化球化共晶娃、初晶娃等組織。實(shí)施例3 :制備半固態(tài)Al-Si合金的細(xì)晶鑄錠
I)對該合金進(jìn)行自行配置，其成分為(質(zhì)量分?jǐn)?shù)):Si 15%, Fe 4%，A1為余量，Si以中間合金Al-20Si加入，F(xiàn)e采用活性鐵粉，純度彡99. 9%，Al以鋁塊加入，純度彡99. 9%。2)將熔化爐預(yù)熱到500°C 550°C ;將Al_20Si中間合金加入到熔化爐內(nèi)加熱到740°C熔化并保溫。 3)將預(yù)熱干燥后的工業(yè)純鋁加入到熔化的合金液中，并將熔體繼續(xù)加熱到800°C后保溫18min，向熔化的金屬液中加入活性鐵粉，并進(jìn)行攪拌，待其反應(yīng)后加入六氯乙烷精煉，加入量為熔體質(zhì)量的2. 5%，靜置扒渣后保溫20min。4)將傾斜板的傾角Θ設(shè)定在45° ,傾斜板長度設(shè)定在600mm,同時施加5 IOOOHz的振動。5)澆注溫度設(shè)定在690°C 710°C之間，將熔體澆注到波浪型傾斜板的入口進(jìn)行流變鑄造。漿料用模具進(jìn)行收集。6)將流變鑄造得到的Al-Si合金進(jìn)行二次加熱，600°C保溫600min。實(shí)施例4 :制備半固態(tài)Al-Si合金的細(xì)晶鑄錠
I)對該合金進(jìn)行自行配置，其成分為(質(zhì)量分?jǐn)?shù)):Si 20%, Fe 6%，A1為余量，Si以中間合金Al-20Si加入，F(xiàn)e采用活性鐵粉，純度彡99. 9%，Al以鋁塊加入，純度彡99. 9%。2)將熔化爐預(yù)熱到500°C 550°C ;將Al_20Si中間合金加入到熔化爐內(nèi)加熱到740°C熔化并保溫。3)將預(yù)熱干燥后的工業(yè)純鋁加入到熔化的合金液中，并將熔體繼續(xù)加熱到800°C后保溫15min，向熔化的金屬液中加入活性鐵粉，并進(jìn)行攪拌，待其反應(yīng)后加入六氯乙烷精煉，加入量為熔體質(zhì)量的1%，靜置扒洛后保溫20min。4)將傾斜板的傾角Θ設(shè)定在30° ,傾斜板長度設(shè)定在650mm,同時施加5 IOOOHz的振動。5)澆注溫度設(shè)定在690°C 710°C之間，將熔體澆注到波浪型傾斜板的入口進(jìn)行流變鑄造。漿料用模具進(jìn)行收集。6)將流變鑄造得到的Al-Si合金進(jìn)行二次加熱，600°C保溫600min。 實(shí)施例5 :制備CuCrZr合金細(xì)晶鑄錠
I)對該合金進(jìn)行自行配置，其成分為(質(zhì)量分?jǐn)?shù))=Cr I. 0%, Zr O. 20%, Cu為余量。2)將熔化爐預(yù)熱到500°C 550°C ;加入電解Cu到熔化爐內(nèi)進(jìn)行加熱，熔化后加入烘干的覆蓋劑，待到1300°C時，加入Cu-Cr中間合金、Cu-Zr中間合金。覆蓋劑為二號熔劑，成分為 MgC12=38 46%，KC1=32 40%，CaF2=3 5%，BaC12=5. 5 8. 5%, NaCl+CaC12 ( 8%，不容物彡 I. 5%，MgO ( I. 5%，含水彡 3%。3)將熔體繼續(xù)加熱到1350°C 1400°C后保溫16min，向熔化的金屬液中加入鱗片石墨和CuMg中間合金的混合物,并進(jìn)行攪拌,靜置IOmin并扒洛。4)將傾斜板的傾角Θ設(shè)定為60° ,傾斜板長度設(shè)定為600mm,頻率設(shè)定為70 80Hz,振幅為 I. 5mmο5)將熔體澆注溫度設(shè)定在1380°C 1400°C之間，在預(yù)定的澆注溫度下澆注到波浪型傾斜板的入口進(jìn)行流變鑄造，漿料用模具進(jìn)行收集。6)將流變鑄造得到的CuCrZr合金進(jìn)行960°C固溶7h后，500°C時效Ih。7)將該技術(shù)和常規(guī)鑄造得到的合金錠坯在中心位置取樣，經(jīng)過拋光腐蝕，酒精擦拭并吹干后在Olympus PMG51數(shù)碼金相顯微鏡下觀察合金組織。通過研究發(fā)現(xiàn)該技術(shù)可以有效細(xì)化球化CuCrZr合金組織。實(shí)施例6 :采用技術(shù)制備CuCrZr合金細(xì)晶鑄錠I)對該合金進(jìn)行自行配置，其成分為(質(zhì)量分?jǐn)?shù))Cr 0.7%，Zr O. 15%, Cu為余量。2)將熔化爐預(yù)熱到500°C 550°C ;加入電解Cu到熔化爐內(nèi)進(jìn)行加熱，熔化后加入烘干的覆蓋劑，待到1300°C時，加入Cu-Cr中間合金、Cu-Zr中間合金。覆蓋劑為二號熔劑，成分為 MgC12=38 46%，KC1=32 40%，CaF2=3 5%，BaC12=5. 5
8.5%, NaCl+CaC12 ( 8%，不容物彡 I. 5%，MgO ( I. 5%，含水彡 3%。3)將熔體繼續(xù)加熱到1350°C 1400°C后保溫15min，向熔化的金屬液中加入鱗片石墨和CuMg中間合金的混合物,并進(jìn)行攪拌,靜置IOmin并扒洛。4)將傾斜板的傾角Θ設(shè)定為45°，傾斜板長度設(shè)定為600mm，振動頻率設(shè)定為70 80Hz,振幅為 I. 5mm。5)將熔體澆注溫度設(shè)定在1380°C 1400°C之間，在預(yù)定的澆注溫度下澆注到波浪型傾斜板的入口進(jìn)行流變鑄造，漿料用模具進(jìn)行收集。6)將流變鑄造得到的CuCrZr合金進(jìn)行960°C固溶7h后，500°C時效Ih。7)將該技術(shù)和常規(guī)鑄造得到的合金錠坯在中心位置取樣，經(jīng)過拋光腐蝕，酒精擦拭并吹干后在Olympus PMG51數(shù)碼金相顯微鏡下觀察合金組織。
實(shí)施例7 :制備lCrl8Ni9Ti細(xì)晶鑄錠
I)合金成分為(質(zhì)量分?jǐn)?shù)):Cr 18. 0%,Ni 11. 0%, Ti 5. 0%, C ^ O. 12%, Mn ^ 2. 0%, Fe為余量。2)將熔化爐預(yù)熱到500°C 550°C;將lCrl8Ni9Ti加入到熔化爐內(nèi)加熱到1600°C熔化并保溫20min。3)將鎳基高溫合金波浪型傾斜板的傾角Θ設(shè)定為45°，傾斜板長度設(shè)定為600mm,同時施加5 IOOOHz的振動，振幅為I 2mm。4)澆注溫度設(shè)定在1580°C 1640°C之間，將熔體在預(yù)定的澆注溫度下澆注到波浪型傾斜板的入口進(jìn)行流變鑄造。漿料用模具進(jìn)行收集。5)球化熱處理對流變鑄造得到的lCrl8Ni9Ti合金進(jìn)行二次加熱，1010°C 1150°C 保溫 12h。如圖8所示，將該技術(shù)和常規(guī)鑄造得到的合金錠坯在中心位置取樣，拋光腐蝕后，酒精擦拭并吹干后在Olympus PMG51數(shù)碼金相顯微鏡下觀察合金組織。通過研究發(fā)現(xiàn)該技術(shù)可以有效細(xì)化球化lCrl8Ni9Ti合金組織。實(shí)施例8 :制備lCrl8Ni9Ti細(xì)晶鑄錠
I)合金成分為(質(zhì)量分?jǐn)?shù))Cr 17. 0%, Ni 10. 0%, Ti 4. 5%, C 彡 O. 12%, Mn ( 2. 0%, Fe為余量。2)將熔化爐預(yù)熱到500°C 550°C;將lCrl8Ni9Ti加入到熔化爐內(nèi)加熱到1600°C熔化并保溫15min。3)將鎳基高溫合金波浪型傾斜板的傾角Θ設(shè)定為30°，傾斜板長度設(shè)定為650mm,同時施加5 IOOOHz的振動，振幅為I 2mm。4)澆注溫度設(shè)定在1580°C 1640°C之間，將熔體在預(yù)定的澆注溫度下澆注到波浪型傾斜板的入口進(jìn)行流變鑄造。漿料用模具進(jìn)行收集。5)球化熱處理對流變鑄造得到的lCrl8Ni9Ti合金進(jìn)行二次加熱，1010°C 1150°C 保溫 12h。
實(shí)施例9 :制備Mg-3Sn_Mn合金細(xì)晶鑄錠 I)對該合金進(jìn)行自行配置，其成分為(質(zhì)量分?jǐn)?shù))=Sn 3%，Mn 1%，Ca O. 5%，Mg為余量。2)將熔化爐預(yù)熱到400°C 500°C時，通入氬氣，其壓力為I. 515MPa，流量為5L/min,把爐內(nèi)空氣排空后，加入鎂錠待其熔化后繼續(xù)升溫至700°C 730°C進(jìn)行保溫，將預(yù)熱干燥后的工業(yè)純錫、鈣塊和錳劑用鋁箔包好后加入溶液中并保溫20分鐘。3)繼續(xù)升溫至750°C進(jìn)行保溫，之后加入六氯乙烷精煉，加入量為熔體質(zhì)量的3%，靜置扒渣后保溫20min，以保證合金熔體的純凈度。4)將傾斜板的傾角Θ設(shè)定在45° ,傾斜板長度設(shè)定在600mm,同時施加5 IOOOHz的振動。5)澆注溫度設(shè)定在670°C 720°C之間，將熔體在預(yù)定的澆注溫度下澆注到波浪型傾斜板的入口進(jìn)行流變鑄造，漿料用模具進(jìn)行收集。如圖7所示，將該技術(shù)和常規(guī)鑄造得到的合金錠坯在中心位置取樣，經(jīng)過拋光腐蝕，酒精擦拭并吹干后在Olympus PMG51數(shù)碼金相顯微鏡下觀察合金組織。通過研究發(fā)現(xiàn)該技術(shù)可以有效細(xì)化球化Mg-3Sn-Mn合金組織。實(shí)施例10 :制備AZ31合金細(xì)晶鑄錠
AZ31合金澆注溫度為670°C，傾斜板的傾角Θ設(shè)定在30°，傾斜板長度設(shè)定在550mm，同時施加500Hz的振動，其他步驟同實(shí)施例9。實(shí)施例11 :制備AZ91合金細(xì)晶鑄錠
AZ31合金澆注溫度為690°C，傾斜板的傾角Θ設(shè)定在35°，傾斜板長度設(shè)定在580mm，同時施加IOOHz的振動，其他步驟同實(shí)施例9。實(shí)施例12 :制備AZ61合金細(xì)晶鑄錠
AZ31合金澆注溫度為700°C，傾斜板的傾角Θ設(shè)定在40°，傾斜板長度設(shè)定在610_，同時施加300Hz的振動，其他步驟同實(shí)施例9。實(shí)施例13 :制備A2017合金細(xì)晶鑄錠
AZ31合金澆注溫度為650°C，傾斜板的傾角Θ設(shè)定在50°，傾斜板長度設(shè)定在620mm，同時施加300Hz的振動，其他步驟同實(shí)施例9。實(shí)施例14 :制備A356合金細(xì)晶鑄錠
A356合金澆注溫度為660°C，其他步驟同實(shí)施例9。最后說明的是，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，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，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
1.一種細(xì)化與球化金屬或合金的方法，其特征在于包括如下步驟 第一步，預(yù)熱熔化爐并熔煉金屬或合金，預(yù)熱溫度為400°C 550°C，熔煉后保溫15 20min ； 第二步，向熔化的金屬或合金熔液中加入除渣劑，并進(jìn)行攪拌，靜置扒渣后保溫； 第三步，設(shè)定波浪型傾斜板流變鑄造裝置，傾斜板的傾斜角度Θ為30 60°，傾斜板長度為550 650mm，振動頻率為5 IOOOHz，振幅為I 2mm ; 第四步，將熔體在預(yù)定的澆注溫度下澆注到波浪型傾斜板流變鑄造裝置的傾斜板入口進(jìn)行流變鑄造，漿料用模具進(jìn)行收集；所述預(yù)定的澆注溫度為650°C 1640°C。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種細(xì)化與球化金屬或合金的方法，其特征在于第二步中，所述的除渣劑為六氯乙烷，向熔化的金屬或合金熔液中加入的除渣劑為六氯乙烷，其加入量為熔體質(zhì)量的I 3%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種細(xì)化與球化金屬或合金的方法，其特征在于所述預(yù)定的澆注溫度為690°C 840°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種細(xì)化與球化金屬或合金的方法，其特征在于還包括第五步，將流變鑄造得到的金屬或合金進(jìn)行球化熱處理，得到球化與細(xì)化的金屬或合金組織。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種細(xì)化與球化金屬或合金的方法，其特征在于所述Al-Si合金的球化熱處理?xiàng)l件為將第四步流變鑄造得到的Al-Si合金進(jìn)行二次加熱，550 650°C 保溫 580 620min。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種細(xì)化與球化金屬或合金的方法，其特征在于所述Al-Si合金各組分所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為=Si 15 20%，F(xiàn)e 4 6%，余量為Al。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種細(xì)化與球化金屬或合金的方法，其特征在于所述Cu-Cr-Zr合金的球化熱處理?xiàng)l件為將第四步流變鑄造得到的CuCrZr合金進(jìn)行960°C固溶7h 后，500°C 時效 Ih。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種細(xì)化與球化金屬或合金的方法，其特征在于所述Cu-Cr-Zr合金各組分所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為Cr O. 7 I. 0%, Zr O. 15 O. 2%, Cu為余量。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種細(xì)化與球化金屬或合金的方法，其特征在于所述Cr-Ni-Ti合金的球化熱處理?xiàng)l件為將第四步流變鑄造得到的Cr-Ni-Ti合金進(jìn)行二次加熱，1010°C 1150°C 保溫 12h。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種細(xì)化與球化金屬或合金的方法，其特征在于所述Cr-Ni-Ti合金各組分所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為Cr 17 18%，Ni 10 11%，Ti 4. 5 5. 0%,C ≤ O. 12%, Mn ≤2. 0%, Fe 為余量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種細(xì)化與球化金屬或合金的方法，包括如下步驟預(yù)熱熔化爐并熔煉金屬或合金，預(yù)熱溫度為400℃～550℃，熔煉后保溫15～20min；第二步，向熔化的金屬或合金熔液中加入除渣劑，并進(jìn)行攪拌，靜置扒渣后保溫；第三步，設(shè)定波浪型傾斜板流變鑄造裝置，傾斜板的傾斜角度θ為30～60°，傾斜板長度為550～650mm，振動頻率為5～1000Hz，振幅為1～2mm；第四步，將熔體在預(yù)定的澆注溫度下澆注到波浪型傾斜板流變鑄造裝置的傾斜板入口進(jìn)行流變鑄造，漿料用模具進(jìn)行收集；所述預(yù)定的澆注溫度為650℃～1640℃；第五步，球化熱處理。本發(fā)明成本低、流程短、操作簡便，容易工業(yè)化，是金屬半固態(tài)領(lǐng)域細(xì)晶技術(shù)的重要技術(shù)進(jìn)展。
文檔編號C22C33/04GK102615257SQ20121012552
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者張奎曉, 石路, 管仁國, 趙占勇, 趙紅亮, 超潤澤 申請人:東北大學(xué)