技術(shù)上容易實(shí)現(xiàn)，因此，本實(shí)用新型可以廣泛適用于各種合金材料，尤其是能夠用于制備高熔點(diǎn)鋼鐵材料的半固態(tài)坯料，從而克服了高熔點(diǎn)鋼鐵材料半固態(tài)坯料的制備較難的技術(shù)難題。
[0021](2)本實(shí)用新型的一種金屬半固態(tài)坯料的制備裝置，可以使得金屬的熔煉、精煉和循環(huán)處理操作在同一裝置里進(jìn)行，裝置的結(jié)構(gòu)和操作簡(jiǎn)單，其能量消耗和成本均較低，便于推廣使用。
[0022](3)本實(shí)用新型的一種金屬半固態(tài)坯料的制備裝置，通過(guò)使用該裝置制備的半固態(tài)坯料純凈無(wú)污染，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中攪拌裝置易污染金屬，且使用壽命較短的問(wèn)題，且其處理效率較高。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型的一種金屬半固態(tài)坯料的制備裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2 (a)為實(shí)施例1中不經(jīng)過(guò)半固態(tài)處理直接得到的鋁合金的組織形貌；
[0025]圖2 (b)為實(shí)施例1中經(jīng)過(guò)半固態(tài)處理后得到的鋁合金的組織形貌；
[0026]圖3 (a)為實(shí)施例2中不經(jīng)過(guò)半固態(tài)處理直接得到的鎂合金的組織形貌；
[0027]圖3 (b)為實(shí)施例2中經(jīng)過(guò)半固態(tài)處理后得到的鎂合金的組織形貌；
[0028]圖4(a)為實(shí)施例3中不經(jīng)過(guò)半固態(tài)處理直接得到的鑄鐵半固態(tài)的組織形貌；
[0029]圖4(b)為實(shí)施例3中經(jīng)過(guò)半固態(tài)處理后得到的鑄鐵的組織形貌；
[0030]示意圖中的標(biāo)號(hào)說(shuō)明:
[0031]1、交流電源；2、保護(hù)氣體進(jìn)口 ；3、熱電偶；401、第一線圈；402、第二線圈；5、坩禍；6、升降平臺(tái)。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的內(nèi)容，現(xiàn)結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)描述。
[0033]實(shí)施例1
[0034]如圖1所示，本實(shí)施例的一種金屬半固態(tài)坯料的制備裝置，包括加熱機(jī)構(gòu)、坩禍5和升降平臺(tái)6，其中，上述加熱機(jī)構(gòu)包括交流電源I和加熱線圈，加熱線圈通過(guò)導(dǎo)線與交流電源I相連，且上述加熱線圈包括第一線圈401和第二線圈402，第一線圈401和第二線圈402采用并聯(lián)連接，且第一線圈401位于第二線圈402的上方；上述坩禍5固定于升降平臺(tái)6上且置于第一線圈401和第二線圈402內(nèi)部。在上述坩禍5的頂部設(shè)有保護(hù)氣體進(jìn)口 2和一安裝孔，通過(guò)該安裝孔安裝固定有一熱電偶3，且該熱電偶3的感應(yīng)端伸入到所述的坩禍5內(nèi)部。
[0035]本實(shí)施例的一種金屬半固態(tài)坯料的制備方法，包括常規(guī)的熔煉、精煉處理和循環(huán)重熔處理工序，其中熔煉、精煉和循環(huán)重熔處理均采用本實(shí)施例的一種金屬半固態(tài)坯料的制備裝置。本實(shí)施例中選擇A356鋁合金作為試驗(yàn)材料，其液相線溫度為618°C，固相線溫度為563°C，使用圖1中的裝置來(lái)制備本實(shí)施例中鋁合金的半固態(tài)坯料時(shí)，首先將A356鋁合金置于坩禍5內(nèi)，同時(shí)使用第一線圈401和第二線圈402將其加熱至熔化狀態(tài)，并在735°C下對(duì)金屬熔體進(jìn)行精煉處理，精煉處理完成后即對(duì)鋁合金金屬熔體進(jìn)行后續(xù)的循環(huán)重熔處理工序，且在熔煉、精煉和循環(huán)重熔處理的整個(gè)過(guò)程中由保護(hù)氣體進(jìn)口 2通入保護(hù)性氣體Ar，以減少金屬熔體的氧化和吸氣，同時(shí)使用熱電偶3對(duì)金屬熔體的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。上述循環(huán)重熔處理工序的具體步驟為:
[0036]步驟一、同時(shí)使用第一線圈401和第二線圈402將坩禍5中經(jīng)過(guò)熔煉和精煉后的A356鋁合金金屬熔體加熱到650°C，保溫25min ；
[0037]步驟二、達(dá)到步驟一的溫度后，交替關(guān)閉第一線圈401和第二線圈402，控制金屬熔體的中心溫度處于A356鋁合金的液相和固相溫度范圍之間，即563-618°C之間，本實(shí)施例中控制溫度始終維持在590°C左右；利用升降平臺(tái)6，以0.7m/min的速率上下移動(dòng)坩禍5，對(duì)金屬熔體進(jìn)行凝固-重熔-凝固的循環(huán)重熔處理，且當(dāng)向上移動(dòng)坩禍5時(shí)關(guān)閉第一線圈401使用第二線圈402進(jìn)行加熱，當(dāng)向下移動(dòng)時(shí)則關(guān)閉第二線圈402使用第一線圈401進(jìn)行加熱，且坩禍5向上移動(dòng)的幅度以坩禍5剛好離開第一線圈401的上邊界為準(zhǔn)，而坩禍5向下移動(dòng)的幅度則以坩禍5剛好離開第二線圈402的下邊界為準(zhǔn)，加熱熔化后的金屬熔體在隨后的冷卻過(guò)程中，可以沿垂直于坩禍壁的方向生長(zhǎng)出枝晶，而這些枝晶在隨后的加熱重熔過(guò)程中發(fā)生二次枝晶臂的熔斷，促進(jìn)了游離晶粒的增加，如此反復(fù)，通過(guò)凝固-重熔-凝固的循環(huán)重熔過(guò)程可以大大增加游離晶粒的數(shù)量，這些晶粒可以成為半固態(tài)球狀晶粒的來(lái)源；當(dāng)大量的游離晶粒形成之后，加熱線圈在交流電的作用下可以對(duì)金屬熔體產(chǎn)生洛侖茲力，在洛倫茲力的作用下，能量由外向內(nèi)推送，可以驅(qū)使游離晶粒向熔體內(nèi)部迀移而使枝晶逐漸熔斷，從而使熔體中的枝晶能夠完全破碎，使所得半固態(tài)坯料中的枝晶全部轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙罹?；在循環(huán)重熔處理過(guò)程中還對(duì)金屬熔體進(jìn)行實(shí)時(shí)取樣檢測(cè)，當(dāng)金屬熔體中的樹枝晶組織完全轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙罹r(shí)，停止處理，即得到鋁合金的半固態(tài)漿料，針對(duì)每一種特定金屬，只需試驗(yàn)一次即可確定其重熔處理的次數(shù)，本實(shí)施例中循環(huán)重熔處理的次數(shù)為5次；
[0038]步驟三、步驟二中對(duì)金屬熔體循環(huán)重熔處理完成后，將所得的A356鋁合金半固態(tài)漿料風(fēng)冷至室溫，即制得A356鋁合金的半固態(tài)坯料。
[0039]對(duì)比例I
[0040]本對(duì)比例中A356鋁合金未進(jìn)行半固態(tài)處理，其制備工藝為:將A356鋁合金經(jīng)過(guò)與實(shí)施例1中相同的熔煉和精煉處理之后不經(jīng)過(guò)循環(huán)重熔處理而直接進(jìn)行澆注。
[0041]分別切取本實(shí)施例所得半固態(tài)坯料和對(duì)比例I未經(jīng)半固態(tài)處理試樣的金相試樣，將試樣打磨、拋光后觀察其金相組織，其金相組織分別如圖2(a)、圖2(b)所示，對(duì)比圖2(a)、圖2(b)中組織可以看出，通過(guò)使用本實(shí)施的技術(shù)方案可以使半固態(tài)處理前的鋁合金組織中的樹枝晶完全破碎，形成了球狀晶組織，半固態(tài)處理的效果較好，且通過(guò)使用本實(shí)施的一種金屬半固態(tài)坯料的制備方法所制備的A356鋁合金的半固態(tài)坯料純凈、無(wú)污染，所用設(shè)備的結(jié)構(gòu)和操作簡(jiǎn)單，成本較低。
[0042]實(shí)施例2
[0043]本實(shí)施例的一種金屬半固態(tài)坯料的制備方法，包括常規(guī)的熔煉、精煉處理和循環(huán)重熔處理工序，其中熔煉、精煉和循環(huán)重熔處理均采用圖1中的一種金屬半固態(tài)坯料的制備裝置。本實(shí)施例中選擇AZ91鎂合金作為試驗(yàn)材料，其液相線溫度為597°C，固相線溫度為473°C。使用圖1中的裝置來(lái)制備本實(shí)施例中鎂合金的半固態(tài)坯料時(shí)，首先將AZ91鎂合金置于坩禍5內(nèi)，同時(shí)使用第一線圈401和第二線圈402將其加熱至熔化狀態(tài)，并在720°C下對(duì)金屬熔體進(jìn)行精煉處理，精煉處理完成后即對(duì)鎂合金金屬熔體進(jìn)行后續(xù)的循環(huán)重熔處理工序，且在熔煉、精煉和循環(huán)重熔處理的整個(gè)過(guò)程中由保護(hù)氣體進(jìn)口 2通入2% SF6+C(yg合氣體保護(hù)，以減少金屬熔體的氧化和吸氣，同時(shí)使用熱電偶3對(duì)金屬熔體的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。上述循環(huán)重熔處理工序的具體步驟為:
[0044]步驟一、使用第一線圈401和第二線圈402將坩禍5中經(jīng)過(guò)熔煉和精煉后的鎂合金金屬熔體加熱到640°C，保溫15min ；
[0045]步驟二、達(dá)到步驟一的溫度后，交替關(guān)閉第一線圈401和第二線圈402，控制金屬熔體的中心溫度處于鎂合金的液相和固相溫度范圍之間，即473-597°C之間，本實(shí)施例中控制溫度始終維持在520°C左右；利用升降平臺(tái)6，以0.6m/min的速率上下移動(dòng)坩禍5，對(duì)金屬熔體進(jìn)行凝固-重熔-凝固的循環(huán)重熔處理，且當(dāng)向上移動(dòng)坩禍5時(shí)關(guān)閉第一線圈401使用第二線圈402進(jìn)行加熱，當(dāng)向下移動(dòng)時(shí)則關(guān)閉第二線圈402使用第一線圈401進(jìn)行加熱，且坩禍5向上移動(dòng)的幅度以坩禍5剛好離開第一線圈401的上邊界為準(zhǔn)，而坩禍5向下移動(dòng)的幅度則以坩禍5剛好離開第二線圈402的下邊界為準(zhǔn)，加熱熔化后的金屬熔體在隨后的冷卻過(guò)程中，可以沿垂直于坩禍壁的方向生長(zhǎng)出枝晶，而這些枝晶在隨后的加熱重熔過(guò)程中發(fā)生二次枝晶臂的熔斷，促進(jìn)了游離