專利名稱：一種sima法制備半固態(tài)漿料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種SIMA法制備半固態(tài)漿料的方法，屬于金屬半固態(tài)漿料的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
半固態(tài)金屬技術(shù)是20世紀(jì)70年代提出的一種介于液態(tài)、固態(tài)成形的技術(shù)。它由于具有充型平穩(wěn)、制件致密性高、對(duì)模具的熱沖擊小、力學(xué)性能高、成形力低等特點(diǎn)，在汽車、航空、航天等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。其中，制備出具有均勻、細(xì)小的非枝晶組織的半固態(tài)金屬漿料，是半固態(tài)金屬成形技術(shù)中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是半固態(tài)金屬成形技術(shù)的關(guān)鍵及基礎(chǔ)。半固態(tài)漿料的質(zhì)量決定了后續(xù)加工手段以及最終成形工件的質(zhì)量。目前，半固態(tài)漿料的制備技術(shù)已達(dá)20多種，主要分為液態(tài)法、控制凝固法和固態(tài)法三種。其中，SIMA法(Strain Induced Melt Activation，應(yīng)變誘發(fā)熔化激活法)不需要液態(tài)金屬的攪拌工序，因此制備的半固態(tài)漿料致密度高、無(wú)污染、適用范圍廣，尤其對(duì)制備較高熔點(diǎn)的非枝晶合金具有獨(dú)特的優(yōu)越性。SIMA制漿法包括墩粗、擠壓等傳統(tǒng)方法與等徑角擠壓、高壓扭轉(zhuǎn)等新方法。墩粗、擠壓等傳統(tǒng)方法制備半固態(tài)漿料時(shí)，具有變形量小、變形不均勻并最終導(dǎo)致制備的漿料球化率低、組織和性能不均勻等缺點(diǎn)。等徑角擠壓、高壓扭轉(zhuǎn)等新的制漿方法，具有變形量大、模具復(fù)雜等特點(diǎn)，使得制備的漿料試樣尺寸小、工藝復(fù)雜、組織不均勻等缺
點(diǎn)ο

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述SIMA制備半固態(tài)漿料的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種簡(jiǎn)單、高效、組織和性能均勻的制備半固態(tài)漿料的工藝，解決現(xiàn)有技術(shù)中制備半固態(tài)漿料產(chǎn)生的組織不均勻、試樣尺寸小等缺陷問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)方案是首先測(cè)量所要制備的半固態(tài)合金的液固相線點(diǎn)，然后加熱合金進(jìn)行開(kāi)坯鍛，保溫一段時(shí)間后得到所需固相率的半固態(tài)漿料，包括如下具體制備步驟
(1)測(cè)量要制備半固態(tài)漿料合金的液固相線點(diǎn)；
(2)將合金坯料加熱至再結(jié)晶溫度之上100°C范圍之內(nèi)，利用開(kāi)坯鍛工藝，對(duì)坯料進(jìn)行多道次、多火的拔長(zhǎng)和多次的鐓粗；每次拔長(zhǎng)或鐓粗之前，如果坯料的溫度下降至再結(jié)晶溫度以下，則需要將坯料加熱至再結(jié)晶溫度之上100°C范圍之內(nèi)。(3)將變形后的合金坯料加熱至步驟(1)測(cè)得的液固相線溫度區(qū)間并保溫5 40分鐘后水淬，得到半固態(tài)坯料。所述步驟(2)中，制漿采用的SIMA法是開(kāi)坯鍛工藝，也即采用多道次、多火的拔長(zhǎng)和鐓粗成形，最終使開(kāi)坯鍛后的合金坯料的變形量能夠達(dá)到30 50%。所述步驟(3)中，開(kāi)坯鍛之后的合金坯料要進(jìn)行等溫?zé)崽幚恚瑢⑵浼訜嶂烈汗滔嗑€溫度區(qū)間并保溫，通過(guò)控制加熱溫度和保溫時(shí)間來(lái)獲得不同固相率的半固態(tài)漿料，相同的加熱溫度，加熱時(shí)間越長(zhǎng)，漿料的固相率越低；相同的加熱時(shí)間，溫度越高，漿料的固相率越低。本發(fā)明的特點(diǎn)就是采用多道次、多火的拔長(zhǎng)和鐓粗變形，然后結(jié)合等溫?zé)崽幚碇苽浒牍虘B(tài)漿料，主要是利用反復(fù)拔長(zhǎng)和鐓粗變形以代替現(xiàn)有的壓縮、擠壓、等徑角擠壓等工藝，制備出組織均勻、球化率控制精確的較大尺寸的半固態(tài)漿料。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果是
1、采用本發(fā)明，使合金坯料進(jìn)行開(kāi)坯鍛成形，具體表現(xiàn)為進(jìn)行多道次、多火的拔長(zhǎng)和墩粗。在反復(fù)的墩拔過(guò)程中，坯料的形狀和尺寸不會(huì)發(fā)生較大的改變，而坯料可以獲得較大的塑性變形，破碎坯料的初始枝晶，儲(chǔ)備大量的塑性變形能，晶粒內(nèi)部產(chǎn)生大量的位錯(cuò)和大角度的亞晶界。隨后液固相線區(qū)間的等溫?zé)崽幚磉^(guò)程中，能夠獲得均勻、細(xì)小球化組織的半固態(tài)漿料，固相率60 85%。2、本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，所得半固態(tài)漿料組織和性能好。


圖1為本發(fā)明成形工藝的流程圖2為本發(fā)明獲得的銅合金半固態(tài)坯料微觀組織。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，但本發(fā)明的保護(hù)內(nèi)容不限于所述范圍。實(shí)施例1
本發(fā)明的SIMA法制備ZCuSnlOPl錫青銅半固態(tài)漿料制備方法(參見(jiàn)圖1)
(1)測(cè)量要制備半固態(tài)漿料合金的液固相線點(diǎn)；本實(shí)施例中，合金為ZCuSnlOPl錫青銅合金，尺寸為Φ19Χ22πιπι的圓柱，利用差示掃描量熱法(DSC)測(cè)量該合金的固相線溫度為 833°C,液相線溫度為1000 oC ；
(2)將合金坯料加熱至再結(jié)晶溫度之上，利用開(kāi)坯鍛工藝，對(duì)坯料進(jìn)行多道次、多火的拔長(zhǎng)和鐓粗；本實(shí)施例中，將錫青銅加熱至450、然后先沿坯料軸向?qū)ζ溥M(jìn)行1次墩粗，每次壓下量為2mm ；最后對(duì)其拔長(zhǎng)，每道次壓下量為1mm，一共拔長(zhǎng)6個(gè)道次，開(kāi)坯鍛后的合金坯料的變形量達(dá)到30% ；每次拔長(zhǎng)或鐓粗之前，如果坯料的溫度下降至再結(jié)晶溫度以下，都需要將坯料加熱至450。c。(3)將變形后的合金坯料加熱至液固相線區(qū)間并保溫一段時(shí)間，制備出一定固相率的半固態(tài)漿料；本實(shí)施例中，將變形后的錫青銅加熱至900 并保溫5分鐘，然后水淬，最終制備出錫青銅半固態(tài)坯料的微觀組織如圖2所示，其組織均勻，固相率為85%。實(shí)施例2:
本發(fā)明的SIMA法制備5083鋁合金半固態(tài)漿料制備方法(參見(jiàn)圖1) (1)測(cè)量要制備半固態(tài)漿料合金的液固相線點(diǎn)；本實(shí)施例中，合金為5083鋁合金，尺寸為Φ30Χ45πιπι的圓柱，利用差示掃描量熱法(DSC)測(cè)量該合金的固相線溫度為571°C，液相線溫度為642 oC ；(2)將合金坯料加熱至再結(jié)晶溫度之上，利用開(kāi)坯鍛工藝，對(duì)坯料進(jìn)行多道次、多火的拔長(zhǎng)和鐓粗；本實(shí)施例中，將鋁合金加熱至460、然后先沿坯料軸向?qū)ζ溥M(jìn)行3次墩粗，每次壓下量為4mm ；最后對(duì)其拔長(zhǎng)，每道次壓下量為2mm，一共拔長(zhǎng)6個(gè)道次，開(kāi)坯鍛后的合金坯料的變形量達(dá)到40% ；每次拔長(zhǎng)或鐓粗之前，如果坯料的溫度下降至再結(jié)晶溫度以下，都需要將坯料加熱至460。c。(3)將變形后的合金坯料加熱至液固相線區(qū)間并保溫一段時(shí)間，制備出一定固相率的半固態(tài)漿料；本實(shí)施例中，將變形后的鋁合金加熱至600。c并保溫15分鐘，然后水淬，最終制備出組織均勻、球化率高的鋁合金半固態(tài)坯料。實(shí)施例3 本發(fā)明的SIMA法制備AZ91鎂合金半固態(tài)漿料制備方法(參見(jiàn)圖1)
(1)測(cè)量要制備半固態(tài)漿料合金的液固相線點(diǎn)；本實(shí)施例中，合金為AZ91鎂合金，尺寸為Φ 50 X 70mm的圓柱，利用差示掃描量熱法(DSC)測(cè)量該合金的固相線溫度為503°C，液相線溫度為595°C ；
(2)將合金坯料加熱至再結(jié)晶溫度之上，利用開(kāi)坯鍛工藝，對(duì)坯料進(jìn)行多道次、多火的拔長(zhǎng)和鐓粗；本實(shí)施例中，將鎂合金加熱至300、然后先沿坯料軸向?qū)ζ溥M(jìn)行4次墩粗，每次壓下量為6mm ；最后對(duì)其拔長(zhǎng)，每道次壓下量為4mm，一共拔長(zhǎng)6個(gè)道次，開(kāi)坯鍛后的合金坯料的變形量達(dá)到50% ；每次拔長(zhǎng)或鐓粗之前，如果坯料的溫度下降至再結(jié)晶溫度以下，都需要將坯料加熱至300。c。(3)將變形后的合金坯料加熱至液固相線區(qū)間并保溫一段時(shí)間，制備出一定固相率的半固態(tài)漿料；本實(shí)施例中，將變形后的鎂合金加熱至560。c并保溫40分鐘，然后水淬，最終制備出組織均勻、球化率高的鎂合金半固態(tài)坯料。結(jié)果表明本發(fā)明具有操作簡(jiǎn)單、控制方便、球化率高、固相率控制準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用于銅合金、鋁合金以及鎂合金半固態(tài)坯料的制備。
權(quán)利要求
1.一種SIMA法制備半固態(tài)漿料的方法，其特征在于包括如下具體步驟(1)測(cè)量要制備半固態(tài)漿料合金的液固相線點(diǎn)；(2)將合金坯料加熱至再結(jié)晶溫度之上100°C范圍之內(nèi)，利用開(kāi)坯鍛工藝，對(duì)坯料進(jìn)行多道次、多火的拔長(zhǎng)和多次的鐓粗；(3)將變形后的合金坯料加熱至步驟(1)測(cè)得的液固相線溫度區(qū)間并保溫5 40分鐘后水淬，得到半固態(tài)坯料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SIMA法制備半固態(tài)漿料的方法，其特征在于所述步驟(2)中，最終使開(kāi)坯鍛后的合金坯料的變形量能夠達(dá)到30 50%。
全文摘要
本發(fā)明涉及半固態(tài)漿料制備領(lǐng)域，具體為一種新SIMA法制備半固態(tài)漿料的方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中半固態(tài)漿料制備中產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷問(wèn)題。根據(jù)要制備半固態(tài)漿料合金的液固相線點(diǎn)，先將合金加熱到再結(jié)晶溫度以上，然后利用開(kāi)坯鍛工藝，對(duì)其進(jìn)行多道次的拔長(zhǎng)和鐓粗，最后將其加熱至半固態(tài)溫度區(qū)間，制備出一定固相率的半固態(tài)漿料。本發(fā)明可以制備多種合金的半固態(tài)漿料，具有操作簡(jiǎn)單、控制方便、球化率高、固相率控制準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C22C1/00GK102560161SQ201210054148
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月5日
發(fā)明者盧德宏, 吳龍彪, 周榮, 周榮峰, 王佳, 肖寒, 蔣業(yè)華 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)