CN102286710B - 铸轧双控法制备合金半固态成型板坯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铸轧双控法制备镁合金半固态触变成型板坯的方法，它适用于制备具有等轴、细小晶粒微观结构的镁合金半固态成型用板坯。其方法是：在N₂+6％SF₆保护气氛下，使用电阻炉熔化镁合金合金，并进行除气、除渣和精炼处理；将镁合金熔体降温至该熔体的固、液两相温度区间，进行搅拌之后，迅速冷却凝固获得具有等轴晶微观结构的镁合金毛坯；对铸造法制备的镁合金毛坯进行均匀化退火和过时效处理；对半固态铸造镁合金进行变形量超过60％的热轧加工；加热热轧板坯到半固态温度区间并保温，制得组织均匀、晶粒细小的镁合金半固态触变成型板坯。本发明可用于制备用于轻合金半固态成型板坯，该板坯具有晶粒细小、晶粒圆整度高、半固态触变性能好等特点。

Description

铸轧双控法制备合金半固态成型板坯的方法

技术领域

本发明涉及铸轧双控法制备合金半固态成型板坯的方法。本发明可用于制备具有细小、等轴微观结构的半固态成形坯料，所制备的坯料在半固态成型时的触变性能好，最终达到提高半固态成型能力和产品性能的目的。

背景技术

半固态成型技术是继液态成型技术和固态成型技术发展起来的一种全新的成形技术。与前两种常用的成形技术相比，其主要的区别在于以预制的具有非枝晶组织的半固态合金坯料为原料，在压力作用下凝固、成形。这种成形方法的优点在于制品组织致密、铸造或锻造等缺陷减少，综合力学性能大幅度提升。

半固态成形最为关键的步骤是制备用于半固态成形的坯料，主要是为了获得具有圆整、细小晶粒的微观结构，由此改善半固态成型过程中的浆料的流变、触变性能。制备半固态成型坯料的方法包括形变诱导法(刘昌明等，形变诱导法半固态加热工艺参数对LY12合金组织和晶粒尺寸的影响，中国有色金属学报，2002，12(3)，436-440)、新MIT工艺、冷却斜槽法、双螺旋流变注射成形法、剪切-冷却-轧制法、NRC工艺、不同液体混合法、近液相线铸造法等(江运喜等，半固态金属浆料制备新技术，锻压技术，2003，6，41-47)，尽管这些方法可以制备出具有非枝晶微观结构的坯料，但是难以大幅度降低晶粒尺寸。为了获得细小的等轴晶粒，有人开发了一种新的形变诱导法(Jiang Jufu et al.，microstructureevolution of AM60 magnesium alloy semisolid slurry preparedby new SIMA，Journalof Alloys and Compounds，2010，497，62-67.)用于制备半固态成型的坯料，能够获得细小晶粒，但这种方法不易实现连续生产。

基于此，开发出制备具有细小、等轴晶微观结构，且能够满足连续、规模化制备的合金半固态成型板坯的制备方法显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的，在于制备具有细小等轴晶微观结构的合金坯料，该坯料在半固态成形时触变性能好、成形后零件力学性能优，提供运用铸轧双控法制备合金半固态成型板坯的方法。

实现本发明的步骤为：

①使用电阻炉熔化合金，并进行除气、除渣和精炼处理；②将合金熔体温度降至该合金固、液两相温度区间，进行搅拌之后，迅速冷却凝固获得具有非枝晶微观结构的合金毛坯；③对铸造法制备的合金毛坯进行均匀化退火、过时效处理；④对热处理之后的毛坯进行变形量大于60％的热轧加工；⑤加热热轧板坯到合金半固态温度区间，获得具有细小、等轴晶粒微观结构的半固态合金板坯。

本发明的有益效果在于：

1.能够制备出具有等轴、细晶微观结构的坯料，该坯料在半固态成型时的触变性能好，成型后的力学性能优。

2.本发明的制备方法具有工艺简单、能满足批量生产的需要。

附图说明

图1是铸轧双控法制备合金半固态成型板坯的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1。本发明所述铸轧双控法制备半固态成型坯料的方法的步骤如下：

①在保护气氛下，使用电阻炉熔化合金，并进行除气、除渣和精炼处理；

②将合金熔体温度降至固液两相温度区间，进行搅拌之后，迅速冷却凝固获得具有等轴晶结构的合金毛坯；

③对铸造法制备的合金毛坯进行均匀化退火、过时效处理；

④对热处理之后的毛坯进行变形量大于60％的热轧加工；

⑤加热热轧板坯到半固态温度区间，获得具有细小、等轴晶粒微观结构的半固态合金板坯。

实施例1

使用电阻熔化炉熔炼AZ31镁合金，对其进行除气、除渣处理后，降温至630℃，整个熔炼过程在N₂+6％SF₆保护气氛下进行；然后，对熔体进行电磁振荡，均匀熔体的温度分布；对盛装搅拌熔体的容器进行快速冷却凝固，获得晶粒尺寸为80-100μm的铸造毛坯；对半固态铸造毛坯在480℃保温15小时进行均匀退火处理，250℃保温8小时进行过时效处理；在变形温度为420℃时进行变形量为80％的轧制变形；感应加热到615℃保温3分钟，获此获得晶粒尺寸为10-30μm的半固态触变成形板坯。

实施例2

使用电阻熔化炉熔炼AZ91镁合金，对其进行除气、除渣处理后，降温至590℃，整个熔炼过程在N₂+6％SF₆保护气氛下进行；然后，对熔体进行机械搅拌，均匀熔体的温度分布，破碎枝晶；对盛装搅拌熔体的容器进行快速冷却凝固，获得晶粒尺寸为50-80μm的铸造毛坯；对半固态铸造毛坯在450℃保温24小时进行均匀退火处理，在250℃保温8小时进行过时效处理；在变形温度为370℃条件下进行变形量为60％的轧制变形；感应重熔加热到580℃保温2分钟，获此获得晶粒尺寸为20-40μm的半固态触变成形板坯。

本发明中通过改变基体合金成分，均可以运用搅拌铸造法制备出各种类型的具有等轴晶微观结构的合金坯料，在轧制变形时需要选择合适的变形速率和温度，利用热轧过程的连续动态再结晶和重熔过程再结晶、熔断机制即可制备出具有细小、等轴微观结构的半固态触变成形板坯。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.铸轧双控法制备合金半固态成型板坯的方法，其特征在于，有以下步骤：

①使用电阻炉熔化合金，并进行除气、除渣和精炼处理；

②将合金熔体温度降至固-液两相温度区间，进行搅拌之后，迅速冷却凝固获得具有等轴晶结构的合金毛坯；

③对铸造法制备的合金毛坯进行均匀化退火、过时效处理；

④对热处理之后的毛坯进行变形量大于60％的热轧加工；

⑤加热热轧板坯到半固态温度区间保温，获得具有细小、等轴晶粒微观结构的半固态触变成形板坯。