轉管流變鑄軋az91d鎂合金薄板的方法

2023-10-07 04:25:29

專利名稱：轉管流變鑄軋az91d鎂合金薄板的方法
技術領域：
本發明屬金屬鑄造領域，特別涉及半固態金屬材料鑄軋成形方法。
背景技術：
半固態金屬材料鑄軋成形技術已有20多年的發展，該技術是將節能、高效、短流 程的連續鑄軋技術與半固態加工技術相結合，可達到近終形軋制，極大提高了生產效 率。半固態軋制工藝是將所製得的半固態漿料，送入軋輥間軋制的方法，由於具有球 狀晶的半固態金屬漿料，黏度低，流動性好，因此變形抗力很低，這對軋製成形有利。 目前半固態鑄軋技術的研究主要集中在鋁合金以及鋼鐵材料。
鎂合金的半固態鑄軋技術也在近幾年來得到了很大的發展。由於鎂合金比強度、 比剛度僅次於鈦合金及合金結構鋼，不僅遠遠高於工程材料，而且明顯高於鋁合金， 其抗衝擊、加工性能、可回收性能均優於鋁合金。因此近年來鎂及其合金已大量且廣 泛地應用於航空、航天、航海、通信、交能、電子技術等領域。鎂合金應用於交通工 具，除了減重和降低油耗，還可以提高整車加速、制動性能，還能降低行駛振動和噪 音，提高舒適度，可以加快散熱，使發動機的綜合性能提高一個檔次，具有良好的經 濟效益。同時，鎂合金所具有的優異的薄壁鑄造性能及良好的比強度、比剛度和抗撞 能力，能充分滿足3C產品高度集成化、轉薄化、微型化、抗摔撞及電磁屏蔽、散熱和 環保要求。因此，當前在手機、筆記本電腦、PDA、 CD機、網盤、數位相機、攝像機、 MP3、便攜DVD等行業，也己經掀起了鎂合金外殼及零部件研發與應用熱潮。
H. Watari， K. Davey等應用傾斜板技術製備半固態鎂合金漿料進行了鑄軋成形 (Semi-solid manufacturing process of magnesium alloys by twin-roll casting , Journal of Materials Processing Technology 155-156 (2004) 1662-1667),研究 了 AZ3〗B, AZ91D， AM50和AM60鎂合金鑄軋板(2. 5-4. 0咖)成形的可能性，以及在不同 轉速下組織中初晶大小。Z.Fan等人應用雙螺旋高剪切製備半固態鎂合金漿料進行鑄 軋成形(TWIN ROLL CASTING and MELT CONDITIONED TWIN-ROLL CASTING OF MAGNESIUM, Sol id State Phenomena Vo. 141-143 (2008), p 195-200),研究比較了 TRC(TWIN ROLL CASTING)與MC-TRC(MELT CONDITIONED TWIN-ROLL CASTING OF MAGNESIUM ALLOYS) 在顯微組織，化學成份和晶粒大小在兩種不同技術下的差異，研究表明經雙螺旋高剪 切製得的半固態漿料鑄軋的產品，組織均勻，晶粒細小，中心偏析少。張頌陽等則採 用機械攪拌法製備半固態漿料鑄軋，進行了相關的研究。

發明內容
本發明的目的是提供一種AZ91D鎂合金轉管流變鑄軋薄板的方法。 本發明是通過以下步驟實現的。
I、 熔煉。將AZ91D鎂合金放在熔煉爐內進行熔化，將熔液熔至740-760。C，加入 熔液重量O. 5%-0. W的C2Cl6進行變質處理，再將溫度降至710-73(TC，攪拌熔液在浪L峰處撒上精煉劑，進行15-20min精煉，然後再將溫度降至615-675。C進行保溫。
2、 轉管制漿。將轉管預熱至80-150'C,將轉管角速度控制在40-110r/rain,轉管傾角調至15-35度，且通入混合氣體N2和0, 4%SF6進行保護。預熱導向器至80-100",再將上述AZ91D合金熔液通過導向器澆入轉管。
3、 流變鑄軋薄板。將鑄嘴預熱至350-45(TC,控制軋輥轉速為6-13r/min,輥溫100-15(TC,輥縫調至0.5-4mni。經轉管制得的漿料充滿鑄嘴，布流均句，進入鑄軋區，鑄軋出組織優良，連續不斷的薄板。
在AZ91D鎂合金熔煉過程中，採取了相應的有效措施防止鎂合金氧化燃燒。熔煉前期採用熔劑保護法，所使用的熔劑為RJ-2,熔煉之初，變質，精煉過程中均釆用RJ-2作為保護劑，所使用的量為不超過熔體總量的4%，以避免引入其他雜質。精煉之後，進行保溫過程中則密閉爐子通以氬氣進行保護，以免引入其他雜質，影響最終產品質量。
將AZ91D鎂合金熔液澆入轉管，轉管管壁為晶核的形成提供了場所，由於轉管管壁的激冷，晶核在轉管管壁上大量形成。同時管子的轉動，熔液將轉管管壁上的晶核再次卷進熔液中，而又有新的熔液在轉管管壁上形核，周而復始，促使熔液大量爆發形核，轉管的轉動又同時提供充分的剪切作用，使得熔體溫度場與濃度場均勾，晶核前沿界面穩定，促使晶核均勻長大，最終可獲得球狀或半球狀初晶的AZ91D鎂合金半固態漿料。在整個製漿過程中通以N2和0. 4%SF6混合氣體進行保護。
本發明所使用的軋輥為水平雙輥，鑄軋雙輥可通過電熱板進行預熱，內通有冷卻水，可通過冷卻水來改變鑄軋輥的冷卻能力。在鑄軋之前，對鑄嘴進行預熱，溫度控制在350-45(TC,使所製得的AZ91D鎂合金半固態漿料均勻布流，進入鑄軋區順利鑄軋出厚度在0. 5-4mm的薄板。
本發明所述的薄板成形方法，集半固態加工技術與連鑄軋連軋技術為一體，工藝流程短、能耗低、效率高、設備簡單、結構緊湊、實用性強的近淨成形技術方法，可適用於國內外大中小型企業。由於半固態漿料溫度處固、液兩相區內，已釋放了部份潛熱，所以相比於傳統的連鑄連軋對鑄軋輥的熱衝擊更低，熱蝕小，延長了鑄軋輥的使用壽命。
本發明所述的方法，流變鑄軋出的半固態AZ91D鎂合金薄板，其組織均勻，晶粒細小，平均直徑在30-50 且初晶圓整化程度較高。


附圖1為本發明實施例1所述的工藝方法經轉管制備的AZ91D鎂合金半固態漿料流變鑄軋成薄板的組織結構圖。
附圖2為本發明實施例2所述的工藝方法經轉管制備的AZ91D鎂合金半固態漿料
流變鑄軋成薄板的組織結構圖。
附圖3為本發明實施例3所述的工藝方法經轉管制備的AZ91D鎂合金半固態漿刺-流變鑄軋成薄板的組織結構圖。附圖4為本發明實施例4所述的工藝方法經轉管制備的AZ91D鎂合金半固態漿料流變鑄禮成薄板的組織結構圖。
具體實施例方式
本發明所述實施例AZ91D鎂合金的化學成分(質量分數,y。)為A卜9. 03,Zn-0. 673,Mn-O. 205， Si-O, 03, Fe-O. 003, Cu-O, (]2, Be-O. 001， Ni-0. 002，餘量為Mg。該合金的液相線溫度為595°C,固相線溫度為47(TC。
實施例1
1、 將AZ91D鎂合金放在熔煉爐內進行熔化，將熔液熔至75(TC,加入熔液重量0. 6%的C2Cl6進行變質處理，再將溫度降至71(TC，攪拌熔液在波峰處撒上精煉劑，進行15inin精煉，然後再將溫度降至63(TC進行保溫。保溫時密閉電爐，通入氬氣進行保護。
2、 將轉管預熱至10(TC，將轉管角速度控制在65r/min,轉管傾角調至25度，且通入混合氣體N2和0. 4。/。SF6進行保護。預熱導向器至8(TC,再將上述AZ91D合金熔液通過導向器澆入轉管。
3、 將鑄嘴預熱至350。C,控制軋輥轉速為11r/min,輥溫10(TC,輥縫調至3mffl。
經轉管制得的漿料充滿鑄嘴，布流均句，進入鑄軋區，鑄軋出組織優良，連續不斷的薄板。
實施例2
1、 將AZ91D鎂合金放在熔煉爐內進行熔化，將熔液熔至75(TC,加入熔液重量0. 6%的(^16進行變質處理，再將溫度降至71(TC ,攪拌熔液在波峰處撒上精煉劑，進行15min精煉，然後再將溫度降至630。C進行保溫。保溫時密閉電爐，通入氬氣進行保護。
2、 將轉管預熱至105'C,將轉管角速度控制在75r/min,轉管傾角調至25度，且通入混合氣體&和0.諱SF6進行保護。預熱導向器至85。C,再將上述AZ91D合金熔液
通過導向器澆入轉管。
3、 將鑄嘴預熱至36(TC,控制軋輥轉速為11.5r/rain,輥溫12(TC,輥縫調至2. 75mm。
經轉管制得的漿料充滿鑄嘴，布流均勻，進入鑄軋區，鑄軋出組織優良，連續不斷的薄板。
實施例3
1、 將AZ91D鎂合金放在熔煉爐內進行熔化，將熔液熔至75(TC,加入熔液重量0. 6%的C2Cls進行變質處理,再將溫度降至71(TC,攪拌熔液在波峰處撒上精煉劑，進行15min精煉，然後再將溫度降至625。C進行保溫。保溫時密閉電爐，通入氬氣進行保護。
2、 將轉管預熱至110。C，將轉管角速度控制在65r/min,轉管傾角調至30度，且通入混合氣體N2和0. 4"/。SF6進行保護。預熱導向器至80t:，再將上述AZ91D合金熔液
通過導向器澆入轉管。
3、 將鑄嘴預熱至37(TC，控制軋輥轉速為12r/min,輥溫125。C,輥縫調至2. 5fflm。
經轉管制得的漿料充滿鑄嘴，布流均勻，進入鑄軋區，鑄軋出組織優良，連續不斷的薄板。實施例4
1、 將AZ91D鎂合金放在熔煉爐內進行熔化，將熔液熔至75(TC，加入熔液重量0. 6%的C2CL進行變質處理，再將溫度降至71(TC,攪拌熔液在波峰處撒上精煉劑，進行15miri精煉，然後再將溫度降至625'C進行保溫。保溫時密閉電爐，通入氬氣進行保護。
2、 將轉管預熱至115。C，將轉管角速度控制在70r/min，轉管傾角調至30度，且通入混合氣體N2和G.竹。SF6進行保護。預熱導向器至85-C，再將上述AZ91D合金熔液通過導向器澆入轉管。
3、 將鑄嘴預熱至38(TC,控制軋輥轉速為12. 5r/min,輥溫13(TC,輥縫調至^m。經轉管制得的漿料充滿鑄嘴，布流均勻，進入鑄軋區，鑄軋出組織優良，連續不斷的薄板。
權利要求
1、一種轉管流變鑄軋AZ91D鎂合金薄板的方法，其特徵是(1)將AZ91D鎂合金放在熔煉爐內進行熔化，將熔液熔至740-760℃，加入熔液重量0.5％-0.8％的C2Cl6進行變質處理，再將溫度降至710-730℃，攪拌熔液在波峰處撒上精煉劑，進行15-20min精煉，然後再將溫度降至615-675℃進行保溫；(2)將轉管預熱至80-150℃，將轉管角速度控制在40-110r/min，轉管傾角調至15-35度，通入混合氣體N2和0.4％SF6；預熱導向器至80-100℃，再將AZ91D合金熔液通過導向器澆入轉管；(3)將鑄嘴預熱至350-450℃，控制軋輥轉速為6-13r/min，輥溫100-150℃，輥縫調至0.5-4mm，經轉管制得的漿料充滿鑄嘴，布流均勻，進入鑄軋區，連續鑄軋薄板。
2、 根據權利要求l所述的方法，其特徵是精煉時採用RJ-2作為保護劑，使用量 不超過熔體總量的4%。
全文摘要
一種轉管流變鑄軋AZ91D鎂合金薄板的方法，屬金屬鑄造領域，其特徵是將AZ91D鎂合金放在熔煉爐內進行熔化，將熔液熔至740-760℃，加入C2Cl6變質處理，再降溫至710-730℃，攪拌熔液在波峰處撒上精煉劑，15-20min精煉，再降溫至615-675℃，保溫；將轉管預熱至80-150℃，轉管角速度40-110r/min，轉管傾角15-35度，通入N2和0.4％SF6；預熱導向器至80-100℃，再將合金熔液通過導向器澆入轉管；將鑄嘴預熱至350-450℃，控制軋輥轉速為6-13r/min，輥溫100-150℃，輥縫0.5-4mm，漿料充滿鑄嘴，布流均勻，進入鑄軋區，連續鑄軋薄板，本發明工藝流程短、能耗低、效率高、設備簡單、緊湊，相比於傳統的連鑄連軋對鑄軋輥的熱衝擊更低，熱蝕小，延長了鑄軋輥的使用壽命，薄板組織均勻，晶粒細小，平均直徑在30-50μm，且初晶圓整化程度較高。
文檔編號B22D21/04GK101670423SQ200910186248
公開日2010年3月17日 申請日期2009年10月16日 優先權日2009年10月16日
發明者楊湘傑, 程尚栩, 郭洪民 申請人:南昌大學