半固態鎂合金流變成型方法
2023-12-02 22:58:51 1
專利名稱：半固態鎂合金流變成型方法
技術領域：
本發明涉及一種半固態鎂合金加工方法，尤其涉及一種半固態半固態鎂 合金流變成型方法。
背景技術：
1970年美國麻省理工學院發現半固態合金材料的加工黏滯性低，且其流 動性可經加剪應力加以控制。金屬半固態成型是利用金屬結晶粒周圍產生少 許液態，但仍維持金屬固態外形的情形下加以塑性加工成型的一種技術。因 為變形主要根據晶粒間的滑動與轉動來達到，有別於一般鍛造需要使晶粒產 生差排移動的塑性變形，因此成型性比鍛造要容易得多，同時又具有鍛造的 優點。與傳統的壓鑄成型技術比較，半固態成型具備充型平穩，無湍流和噴 濺，加工溫度低，凝固收縮小等優點，因而鑄件尺寸精度高，而且成型件的 表面平整光滑，鑄件內部組織緻密、晶粒細小。此外，由於金屬半固態成型 的加工溫度較低，及對模具的熱衝擊相對減少，有助延長模具壽命，加上成 件凝固時間短，有利提高生產量及縮短生產周期等許多優點。半固態金屬成 型技術已經得到了迅速發展，成為國際最為活躍的研究和開發領域之一目前， 一般工業應用的半固態鎂合金成型工藝屬於觸變成型，對於鎂合 金來說，利用觸變成型工藝可以生產高品質的零件，但工藝流程長、同時， 特殊的鎂合金原料價格較高，因為需要採用特殊設備和坯料製造鎂合金顆粒， 製備工藝比較複雜。為了解決半固態鎂合金觸變成型的工藝缺點，進一步降低鎂合金零件的 生產成本，半固態鎂合金的流變成型技術成為目前國際上的主攻方向。採用 鎂合金流變成型工藝，將可大大縮短生產的工藝流程，大幅度減少設備投資， 最終將會顯著降低半固態鎂合金成型件的生產成本。而半固態鎂合金的流變成型之所以會成為未來的發展方向，主要是因為流變成型更有利於控制鎂合金材料結構組織，以改善鎂合金材料機械性能。 發明內容鑑於上述各項優點，本發明的目的在於第一提供一種能使鎂合金材料產生大量變形且加工快速的方法，達到 改善鎂合金材料機械性能的效果。第二待加工的鎂合金材料能夠連續進行流變成型，由此能夠提高效率。 本發明的方法所採用的工藝流程如下本發明的半固態鎂合金流變成型方法，包括以下步驟通過螺旋推進器 將固體鎂合金型材傳送至金屬熔化通道中；通過設於該金屬熔化通道外部的 加熱裝置，將所述固體鎂合金型材加熱至超過液相溫度80 90氏度，以形成 鎂合金熔液；將鎂合金熔液分流至被加熱到與鎂合金熔液溫度相同的至少兩 個通道支管中，在所述通道支管中向所述鎂合金熔液施加壓力，使所述鎂合 金熔液在所述通道支管中分流變形；將通過分流變形的鎂合金熔液引入到冷 卻通道中，並在該冷卻通道中冷卻至半固態鎂合金，其中固體含量為5 7%， 隨後將冷卻通道中的半固態鎂合金引入到與所述半固態鎂合金溫度相同的另 外至少兩個通道支管中，以再次在所述另外至少兩個通道支管中向所述鎂合 金熔液施加壓力，直到獲得所需鎂合金性質；將再次被施壓的鎂合金熔液引 入到預擠壓容器中，並在該預擠壓容器中再次冷卻至半固態鎂合金，此時固 體含量為35 55%，將所述半固態鎂合金擠壓至模具中，以形成所需尺寸形 狀。優選的是，本發明的半固態鎂合金流變成型方法，其中，向所述鎂合金 熔液施加壓力時，是沿多個彼此相對的方向以相等力施加，以確保施壓的平 衡性。優選的是，本發明的半固態鎂合金流變成型方法，其中，所述固體鎂合 金型材的成分是Al 6.5 7.0重量％; Cu 1.5 3.0重量％; Zn 2.0 2.5重量 %; Be0.03重量o/o;其餘為Mg。優選的是，本發明的半固態鎂合金流變成型方法，其中，所述至少兩個 通道支管被加熱到與鎂合金熔液溫度相同的步驟是通過向均勻纏繞在所述至少兩個通道支管外壁上的熱阻絲通電而實現的。 本發明的有益效果是第一採用本發明的半固態鎂合金流變成型方法，由於鎂合金經過了反 復的分流變形處理，能夠使得半固態鎂合金具有比較好的機械性能，由此成 型的鎂合金零部件的缺陷最小化；第二發明人通過反覆實驗發現，特別是採用成分為A16.5 7.0重量 %; Cu 1.5 3.0重量％; Zn 2.0 2.5重量％; Be 0.03重量％;其餘為Mg的 固體鎂合金型材通過本發明所述的方法進行流變成型，能夠起到非常好的成 型效果。
圖1為本發明所述半固態鎂合金流變成型方法的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明做進一步說明，以使本領域普通技術人員參照本 說明書後能夠據以實施。如圖1所示，本發明所述的半固態鎂合金流變成型方法包括以下步驟 首先通過推進器將固體鎂合金型材傳送至金屬熔化通道中，通常這種推 進器為螺旋推進器。隨後通過設於該金屬熔化通道外部的加熱裝置，將所述固體鎂合金型材加熱至超過液相溫度80 90氏度，以形成鎂合金熔液。設於金屬熔化通道外部的加熱裝置有很多種，實驗中採用的是纏繞在通 道外部的電阻絲加熱法。而賣踐中也可以是電磁感應加熱器，或者是其它一 些加熱器。將固體鎂合金型材加熱至超過液相溫度80 90氏度是通過實驗測 試出的能獲得比較理想的效果。試驗中，液相溫度是595攝氏度，而將固體 鎂合金型材加熱到680攝氏度左右時獲得了不錯的效果，發明人同樣測試了 675攝氏度和685攝氏度的情況，結果同樣良好。將鎂合金熔液分流至被加熱到與鎂合金熔液溫度相同的至少兩個通道支 管中，在所述通道支管中向所述鎂合金熔液施加壓力，使所述鎂合金熔液在 所述通道支管中分流變形。試驗中採用了四個通道支管，這些通道支管彼此間隔30° 。向鎂合金熔液施加壓力可以釆用活塞推桿的方式，也可以採用一 些其它常用方式。鎂合金熔液受到擠壓則會產生分流變形。實際上所謂的在 所述通道支管中向所述鎂合金熔液施加壓力並不僅限於壓力僅限於分流支管 中，而是可以在金屬熔化通道的末端即施加壓力，而將鎂合金熔液擠壓至通 道支管中，由此產生了在所述通道支管中向所述鎂合金熔液施加壓力的效果， 從而導致鎂合金熔液分流變形。將通過分流變形的鎂合金熔液聚合在一起，引入到冷卻通道中，並在該 冷卻通道中邊攪拌邊冷卻至半固態鎂合金。攪拌的方式包括機械攪拌、電磁 攪拌、氣體鼓泡、低頻、高頻或電磁波振蕩、電衝擊攪動等。熔融的鎂合金冷卻到越過液相溫度後，形成半固態鎂合金，其中需要將 半固態鎂合金中固體物質的含量控制在5 7%之間，隨後將冷卻通道中的半 固態鎂合金引入到與所述半固態鎂合金溫度相同的另外至少兩個通道支管 中，以再次在所述另外至少兩個通道支管中向所述鎂合金熔液施加壓力，直 到獲得所需鎂合金性質。本發明通過分別對熔融(熔化)鎂合金和剛進入半 固態狀態下的鎂合金施加壓力，提高了半固態鎂合金的機械性能，對後續的 流變成型起到非常大的改善作用。將再次被施壓的鎂合金熔液引入到預擠壓容器中，並在該預擠壓容器中 再次冷卻至半固態鎂合金，此時固體含量為35 55%,當打到這種固體含量 時，將所述半固態鎂合金擠壓至模具中，以形成所需尺寸形狀。其中，向所述鎂合金熔液施加壓力時，可以是沿多個彼此相對的方向以 相等力施加，以確保施壓的平衡性。本發明的發明人發現，當採用如下配比的鎂基合金時，能夠獲得非常好 的流變成型效果，即其中，所述固體鎂合金型材的成分是八16.5 7.0重量 %; 011.5 3.0重量％; Zn2.0 2.5重量o/o; Be0.03重量o/o;其餘為Mg。所述至少兩個通道支管被加熱到與鎂合金熔液溫度相同的步驟是通過向 均勻纏繞在所述至少兩個通道支管外壁上的熱阻絲通電而實現的。儘管本發明的實施方案已公開如上，但其並不僅僅限於說明書和實施方 式中所列運用，它完全可以被適用於各種適合本發明的領域，對於熟悉本領 域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同範圍所限定的一般概念下，本發明並不限於特定的細節和這裡示出與描述的圖 例。
權利要求
1.一種半固態鎂合金流變成型方法，其中，包括以下步驟通過推進器將固體鎂合金型材傳送至金屬熔化通道中；通過設於該金屬熔化通道外部的加熱裝置，將所述固體鎂合金型材加熱至超過液相溫度80～90氏度，以形成鎂合金熔液；將鎂合金熔液分流至被加熱到與鎂合金熔液溫度相同的至少兩個通道支管中，在所述通道支管中向所述鎂合金熔液施加壓力，使所述鎂合金熔液在所述通道支管中分流變形；將通過分流變形的鎂合金熔液引入到冷卻通道中，並在該冷卻通道中邊攪拌邊冷卻至半固態鎂合金，其中固體含量為5～7％，隨後將冷卻通道中的半固態鎂合金引入到與所述半固態鎂合金溫度相同的另外至少兩個通道支管中，以再次在所述另外至少兩個通道支管中向所述鎂合金熔液施加壓力，直到獲得所需鎂合金性質；將再次被施壓的鎂合金熔液引入到預擠壓容器中，並在該預擠壓容器中再次冷卻至半固態鎂合金，此時固體含量為35～55％，將所述半固態鎂合金擠壓至模具中，以形成所需尺寸形狀。
2. 如權利要求1所述的半固態鎂合金流變成型方法，其中，向所述鎂合 金熔液施加壓力時，是沿多個彼此相對的方向以相等力施加，以確保施壓的 平衡性。
3. 如權利要求1所述的半固態鎂合金流變成型方法，其中，所述固體鎂 合金型材的成分是Ai 6.5 7.0重量％; Cu 1.5 3.0重量％; Zn 2.0 2.5重 量％; Be0.03重量n/。；其餘為Mg。
4. 如權利要求1所述的半固態鎂合金流變成型方法，其中，所述至少兩 個通道支管被加熱到與鎂合金熔液溫度相同的步驟是通過向均勻纏繞在所述 至少兩個通道支管外壁上的熱阻絲通電而實現的。
全文摘要
本發明公開了一種半固態鎂合金流變成型方法，包括以下步驟通過設於該金屬熔化通道外部的加熱裝置，將固體鎂合金型材加熱，以形成鎂合金熔液；將鎂合金熔液分流至至少兩個通道支管中，在所述通道支管中向所述鎂合金熔液施加壓力；將通過分流變形的鎂合金熔液引入到冷卻通道中，並在該冷卻通道中冷卻至半固態鎂合金，隨後將冷卻通道中的半固態鎂合金引入到另外所述至少兩個通道支管中，以再次在所述另外至少兩個通道支管中向所述鎂合金熔液施加壓力，直到獲得所需鎂合金性質；將再次被施壓的鎂合金熔液引入到預擠壓容器中，並在該預擠壓容器中再次冷卻至半固態鎂合金，將所述半固態鎂合金擠壓至模具中，以形成所需尺寸形狀。
文檔編號B22D17/30GK101554654SQ20091008488
公開日2009年10月14日 申請日期2009年5月26日 優先權日2009年5月26日
發明者仝仲盛, 劉國棟, 劉新元, 衛亞平, 張明峰, 李勝凱, 白夏冰, 莉 肖 申請人:北京廣靈精華科技有限公司