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半固态合金制备的方法

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发表于 2010-9-12 19:10:13 | 显示全部楼层 |阅读模式

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    制备半固态合金的方法很多,除机械搅拌法外,近几年又开发了电磁搅拌法,电磁脉冲加载法、超声振动搅拌法、外力作用下合金液沿弯曲通道强迫流动法、应变诱发熔化激活法(SIMA)、喷射沉积法(Ospray)、控制合金浇注温度法等。其中,电磁搅拌法、控制合金浇注温度法和SIMA法,是最具工业应用潜力的方法。

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1机械搅拌法

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    机械搅拌是制备半固态合金最早使用的方法。Flemings等人用一套由同心带齿内外筒组成的搅拌装置(外筒旋转,内筒静止),成功地制备了锡-铅合金半固态浆液;H.Lehuy等人用搅拌桨制备了铝-铜合金、锌-铝合金和铝-硅合金半固态浆液。后人又对搅拌器进行了改进,采用螺旋式搅拌器制备了ZA-22合金半固态浆液。通过改进,改善了浆液的搅拌效果,强化了型内金属液的整体流动强度,并使金属液产生向下压力,促进浇注,提高了铸锭的力学性能。

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2电磁搅拌法

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    电磁搅拌是利用旋转电磁场在金属液中产生感应电流,金属液在洛伦磁力的作用下产生运动,从而达到对金属液搅拌的目的。目前,主要有两种方法产生旋转磁场:一种是在感应线圈内通交变电流的传统方法;另一种是1993年由法国的C.Vives推出的旋转永磁体法,其优点是电磁感应器由高性能的永磁材料组成,其内部产生的磁场强度高,通过改变永磁体的排列方式,可使金属液产生明显的三维流动,提高了搅拌效果,减少了搅拌时的气体卷入。

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3应变诱发熔化激活法(SIMA)

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    应变诱发熔化激活法(SIMA)是将常规铸锭经过预变形,如进行挤压,滚压等热加工制成半成品棒料,这时的显微组织具有强烈地拉长形变结构,然后加热到固液两相区等温一定时间,被拉长的晶粒变成了细小的颗粒,随后快速冷却获得非枝晶组织铸锭。
    SIMA工艺效果主要取决于较低温度的热加工和重熔两个阶段,或者在两者之间再加一个冷加工阶段,工艺就更易控制。SIMA技术适用于各种高、低熔点的合金系列,尤其对制备较高熔点的非枝晶合金具有独特的优越性。已成功应用于不锈钢、工具钢和铜合金、铝合金系列,获得了晶粒尺寸20um左右的非枝晶组织合金,正成为一种有竞争力的制备半固态成形原材料的方法。但是,它的最大缺点是制备的坯料尺寸较小。

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4近几年开发的新方法

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    近几年来,东南大学及日本的Aresty研究所发现,通过控制合金的浇注温度,初生枝晶组织可转变为球粒状组织。该方法的特点是,不需要加入合金元素也无需搅拌。V.Dobatkin等人提出了在液态金属中加细化剂,并进行超声处理后获得半固态铸锭的方法,称之为超声波处理法,如图1所示。

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图1超声波处理法示意图

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