CN112375923A - 一种生产硅锆碳铝合金的工业生产方法 - Google Patents

一种生产硅锆碳铝合金的工业生产方法 Download PDF

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CN112375923A CN202011244693.0A CN202011244693A CN112375923A CN 112375923 A CN112375923 A CN 112375923A CN 202011244693 A CN202011244693 A CN 202011244693A CN 112375923 A CN112375923 A CN 112375923A
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戴文伟
林霞
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Abstract

本发明公开一种生产硅锆碳铝合金的工业生产方法，包括：将普通冶炼硅进行提纯，得到原料硅；对原料硅进行研磨，得到粒度满足工艺需求的硅粉；通过第一物料喷枪、第二物料喷枪、第三物料喷枪、第四物料喷枪将质量比为(ma∶mb∶mc∶md)的硅粉、锆粉、碳粉、铝粉分别输送进第一容器中，得到第一粉末混合物；将第一粉末混合物加入第一搅拌釜中进行搅拌熔炼，通过实时监测第一压强，使第一粉末混合物熔化成均匀的半固态的胶状程度；利用物件模具，制成所需物件的毛坯。在本发明中，有效提高物料的混合均匀度，生产出来的硅锆碳铝合金具有良好的力学性能和物理性能，具有密度低、耐腐蚀、高硬度、高耐磨、低膨胀等特点。

Description

一种生产硅锆碳铝合金的工业生产方法
技术领域
本发明涉及铝合金生产技术领域，特别涉及一种生产硅锆碳铝合金的工业生产方法。
背景技术
硅锆碳铝合金能够保持硅、锆、碳、铝各自的优异性能，并且硅、锆、碳、铝的含量相当丰富，硅粉的制备技术成熟，成本低廉，同时这种材料对环境没有污染，对人体无害。
硅锆碳铝合金复合材料制备主要有：熔炼铸造、浸渗法、粉末冶金、真空热压法、急速冷却/喷射沉积法；传统的制备工艺都比较单一，或多或少都会存在一定的缺陷，常见的就是混合料混合不均匀，导致生产出来的硅锆碳铝合金的性能不佳。
发明内容
有鉴于现有技术存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是，提供一种生产硅锆碳铝合金的工业生产方法，旨在改善硅锆碳铝合金的生产工艺，提高硅锆碳铝合金的性能。
为实现上述目的，本发明提供一种生产硅锆碳铝合金的工业生产方法，所述生产工艺包括如下步骤：
步骤S1、将普通冶炼硅进行提纯，得到原料硅；对所述原料硅进行研磨，得到粒度满足工艺需求的硅粉；所述硅粉的第一粒度为da；
步骤S2、通过第一物料喷枪、第二物料喷枪、第三物料喷枪、第四物料喷枪将质量比为(ma∶mb∶mc∶md)的所述硅粉、锆粉、碳粉、铝粉分别输送进第一容器中，得到第一粉末混合物；其中，所述ma为所述硅粉的质量，所述mb为所述锆粉的质量，所述mc为所述碳粉的质量，所述md为所述铝粉的质量，所述锆粉的第二粒度为db，所述碳粉的第三粒度为dc，所述铝粉的第四粒度为dd；
步骤S3、将所述第一粉末混合物加入第一搅拌釜中进行搅拌熔炼，使所述第一粉末混合物熔化成半固态的胶状程度，温度控制在硅、锆、碳、铝熔化温度之间；其中，通过加热装置对所述第一搅拌釜的内腔进行加热升温，通过第一搅拌器对所述第一粉末混合物进行搅拌，通过热成像装置对所述第一搅拌釜的所述内腔进行实时监测，通过液压计对所述第一搅拌釜的所述内腔的第一高度h处的第一压强P进行实时监测，待所述第一压强P达到预设压强区间时，得到半固态形态的合金物料；其中，所述合金物料的液面高度高于所述第一高度h；
步骤S4、将处于半固态形态的所述合金物料输送到预先准备的物件模具中，密闭状态下，形成真空负压状态，然后通过高压将所述合金物料挤入所述物件模具，最后经冷却脱模，形成所需物件的毛坯；对所述毛坯进行细加工即可得所需的物件。
在该技术方案中，在对所述第一粉末混合物进行搅拌熔炼的过程中，对所述第一搅拌釜的所述内腔的所述第一高度h处的所述第一压强P进行实时监测，待所述第一压强P达到所述预设压强区间时，得到搅拌均匀的半固态形态的合金物料，反之，搅拌不均匀；其原理在于，根据阿伏伽德罗定理PV＝nRT和体积公式
Figure BDA0002769583550000021
可得Pm＝nRTρ，在温度T和质量m一定的情况下，物料搅拌不均匀，物料混合程度不同，导致物料混合物的密度ρ不同，物料混合物的密度ρ不同导致物料混合物的压强P不同，故而，通过监测第一压强能够有效获知合金物料是否搅拌均匀；通过所述第一物料喷枪、所述第二物料喷枪、所述第三物料喷枪、所述第四物料喷枪将所述硅粉、所述锆粉、所述碳粉、所述铝粉喷洒进所述第一容器内的方法，使得所述硅粉、所述铝粉、所述锆粉、所述碳粉混合均匀，得到混合均匀的所述第一粉末混合物；通过将粉末冶金和半固态技术相结合，使得生产出来的硅锆碳铝合金具有良好的力学性能和物理性能，通过本技术方案生产的硅锆碳铝合金具有密度低、耐腐蚀、高硬度、高耐磨、低膨胀等特点。
在另一具体实施方式中，所述步骤S3具体包括：
步骤S31、通过所述加热装置对所述第一搅拌釜的所述内腔进行加热升温，升温至577～585℃，升温速率为60～70℃/min，同时控制所述第一搅拌器的第一转速为150～250r/min，制得第二混合物；
步骤S32、通过所述热成像装置对所述第一搅拌釜的所述内腔进行实时监测，当所述内腔内的所述第二混合物的温度到达573～585℃时，控制所述第一搅拌器的第三转速为600～700r/min，通过所述液压计实时监测所述第一搅拌釜的所述内腔的第一高度h处的所述第一压强P，待所述第一压强P达到预设压强区间，则关闭所述第一搅拌器，得到混合均匀的半固态的所述合金物料。
在另一具体实施方式中，以采样周期来检测流经所述第一搅拌器的实时压强Pi，所述实时压强Pi用于评估所述第一搅拌器在搅拌过程中的阻力；所述i为所述实时压强的编号，所述i为正整数，以最新检测的所述实时压强为P0且越早检测到的电流数据编号越大；所述实时压强Pi为所述第一压强；所述采样周期小于所述第一搅拌器以所述第三转速运转的周期的一半；
判断最近N个所述实时压强Pi的大小范围是否在预设区间内；响应于所述实时压强Pi的大小范围在所述预设区间内，判断所述实时压强Pi的波动性；其中，所述预设区间为：与所述第一压强相对应的所述预设压强区间；
求解最近N个数据的所述实时压强Pi的波动值E；其中，所述波动值
Figure BDA0002769583550000041
，所述λ为数据均值求解的加权衰减系数，0.9≤λ＜1；所述j为所述Ej的编号，j≥0；
响应于所述波动值E小于波动阈值Eth，则停止运行所述第一搅拌器；其中，所述波动阈值Eth为预设值；所述波动值E为：与所述搅拌电流相对应的波动值；所述波动阈值Eth为：与所述第一压强相对应的波动阈值。
在一具体实施方式中，所述第一物料喷枪以第一脉冲循环运行将所述硅粉喷洒进所述第一容器内，所述第一脉冲循环的周期为Ta，所述第一物料喷枪的第一通电时长为ta，所述第一物料喷枪的输送速率为La；所述第二物料喷枪以第二脉冲循环运行将所述锆粉喷洒进所述第一容器内，所述第二脉冲循环的周期为Tb，所述第二物料喷枪的第二通电时长为tb，所述第二物料喷枪的输送速率为Lb；所述第三物料喷枪以第三脉冲循环运行将所述碳粉喷洒进所述第一容器内，所述第三脉冲循环的周期为Tc，所述第三物料喷枪的第三通电时长为tc，所述第三物料喷枪的输送速率为Lc；所述第四物料喷枪以第四脉冲循环运行将所述铝粉喷洒进所述第一容器内，所述第四脉冲循环的周期为Td，所述第四物料喷枪的第四通电时长为td，所述第四物料喷枪的输送速率为Ld；
所述第一脉冲循环的第一占空比为
Figure BDA0002769583550000042
，所述第二脉冲循环的第二占空比为
Figure BDA0002769583550000051
，所述第三脉冲循环的第三占空比为
Figure BDA0002769583550000052
，所述第四脉冲循环的第四占空比为
Figure BDA0002769583550000053
所述硅粉掉落到所述第一容器内的第一时长为t1，所述锆粉掉落到所述第一容器的第二时长为t2，所述碳粉掉落到所述第一容器的第三时长为t3，所述铝粉掉落到所述第一容器的第四时长为t4，所述Δt1为所述硅粉和所述锆粉掉落到所述第一容器内的时间差，即Δt1＝|t1-t2|，所述Δt2为所述碳粉和所述锆粉掉落到所述第一容器内的时间差，即Δt2＝|t2-t3|，所述Δt3为所述碳粉和所述铝粉掉落到所述第一容器内的时间差，即Δt3＝|t3-t4|；其中，所述t1、所述t2、所述t3、所述t4通过预先实验测量，所述ta、所述tb、所述tc、所述td为预设值；所述第一粉末混合物散落于所述第一容器的底部的最大面积为S。
在另一具体实施方式中，通过所述预先实验测量所述t1、所述t2、所述t3、所述t4的方法为：
以所述第一脉冲循环运行所述第一物料喷枪时，从所述硅粉输送出所述第一物料喷枪开始计时到所述硅粉掉落于所述第一容器底部计时结束的时长即为所述硅粉掉落到所述第一容器内的所述第一时长t1；
同理，以所述第二脉冲循环运行所述第二物料喷枪时，从所述锆粉输送出所述第二物料喷枪开始计时到所述锆粉掉落于所述第一容器底部计时结束的时长即为所述锆粉掉落到所述第一容器内的所述第二时长t2；以所述第三脉冲循环运行所述第三物料喷枪时，从所述碳粉输送出所述第三物料喷枪开始计时到所述碳粉掉落于所述第一容器底部计时结束的时长即为所述碳粉掉落到所述第一容器内的所述第三时长t3；以所述第四脉冲循环运行所述第四物料喷枪时，从所述铝粉输送出所述第四物料喷枪开始计时到所述铝粉掉落于所述第一容器底部计时结束的时长即为所述铝粉掉落到所述第一容器内的所述第四时长t4。
在另一具体实施方式中，所述第一通电时长ta应满足
Figure BDA0002769583550000061
在另一具体实施方式中，所述硅粉掉落到所述第一容器内的所述第一时长 t1、所述锆粉掉落到所述第一容器的所述第二时长t2、所述碳粉掉落到所述第一容器的所述第三时长t3、所述铝粉掉落到所述第一容器的所述第四时长t4的大小关系满足：t1＜t2＜t3＜t4。
在另一具体实施方式中，所述第二通电时长tb的起始时间点为所述第一通电时长ta的终止时间点，所述第三通电时长tc的起始时间点为所述第二通电时长 tb的终止时间点，所述第四通电时长td的起始时间点为所述第三通电时长tc的终止时间点。
本发明的有益效果是：在本发明中，在对所述第一粉末混合物进行搅拌熔炼的过程中，对所述第一搅拌釜的所述内腔的所述第一高度h处的所述第一压强 P进行实时监测，待所述第一压强P达到所述预设压强区间时，得到搅拌均匀的半固态形态的合金物料，反之，搅拌不均匀；其原理在于，根据阿伏伽德罗定理PV＝nRT和体积公式
Figure BDA0002769583550000062
可得Pm＝nRTρ，在温度T和质量m一定的情况下，物料搅拌不均匀，物料混合程度不同，导致物料混合物的密度ρ不同，物料混合物的密度ρ不同导致物料混合物的压强P不同，故而，通过监测第一压强能够有效获知合金物料是否搅拌均匀；通过所述第一物料喷枪、所述第二物料喷枪、所述第三物料喷枪、所述第四物料喷枪将所述硅粉、所述锆粉、所述碳粉、所述铝粉喷洒进所述第一容器内的方法，使得所述硅粉、所述铝粉、所述锆粉、所述碳粉混合均匀，得到混合均匀的所述第一粉末混合物；通过将粉末冶金和半固态技术相结合，使得生产出来的硅锆碳铝合金具有良好的力学性能和物理性能，通过本技术方案生产的硅锆碳铝合金具有密度低、耐腐蚀、高硬度、高耐磨、低膨胀等特点。
附图说明
图1为本发明一具体实施方式中一种生产硅锆碳铝合金的工业生产方法的流程框图；
图2为本发明一具体实施方式中第一脉冲循环、第二脉冲循环、第三脉冲循环、第四脉冲循环的对比示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1-2所示，在本发明的具体实施例中，一种生产硅锆碳铝合金的工业生产方法，所述生产工艺包括如下步骤：
步骤S1、将普通冶炼硅进行提纯，得到原料硅；对所述原料硅进行研磨，得到粒度满足工艺需求的硅粉；所述硅粉的第一粒度为da；
步骤S2、通过第一物料喷枪、第二物料喷枪、第三物料喷枪、第四物料喷枪将质量比为(ma∶mb∶mc∶md)的所述硅粉、锆粉、碳粉、铝粉分别输送进第一容器中，得到第一粉末混合物；其中，所述ma为所述硅粉的质量，所述mb为所述锆粉的质量，所述mc为所述碳粉的质量，所述md为所述铝粉的质量，所述锆粉的第二粒度为db，所述碳粉的第三粒度为dc，所述铝粉的第四粒度为dd；
步骤S3、将所述第一粉末混合物加入第一搅拌釜中进行搅拌熔炼，使所述第一粉末混合物熔化成半固态的胶状程度，温度控制在硅、锆、碳、铝熔化温度之间；其中，通过加热装置对所述第一搅拌釜的内腔进行加热升温，通过第一搅拌器对所述第一粉末混合物进行搅拌，通过热成像装置对所述第一搅拌釜的所述内腔进行实时监测，通过液压计对所述第一搅拌釜的所述内腔的第一高度h处的第一压强P进行实时监测，待所述第一压强P达到预设压强区间时，得到半固态形态的合金物料；其中，所述合金物料的液面高度高于所述第一高度h；
步骤S4、将处于半固态形态的所述合金物料输送到预先准备的物件模具中，密闭状态下，形成真空负压状态，然后通过高压将所述合金物料挤入所述物件模具，最后经冷却脱模，形成所需物件的毛坯；对所述毛坯进行细加工即可得所需的物件。
在本实施例中，所述步骤S3具体包括：
步骤S31、通过所述加热装置对所述第一搅拌釜的所述内腔进行加热升温，升温至577～585℃，升温速率为60～70℃/min，同时控制所述第一搅拌器的第一转速为150～250r/min，制得第二混合物；
步骤S32、通过所述热成像装置对所述第一搅拌釜的所述内腔进行实时监测，当所述内腔内的所述第二混合物的温度到达573～585℃时，控制所述第一搅拌器的第三转速为600～700r/min，通过所述液压计实时监测所述第一搅拌釜的所述内腔的第一高度h处的所述第一压强P，待所述第一压强P达到所述预设压强区间，则关闭所述第一搅拌器，得到混合均匀的半固态的所述合金物料。
在另一实施例中，以采样周期来检测流经所述第一搅拌器的实时压强Pi，所述实时压强Pi用于评估所述第一搅拌器在搅拌过程中的阻力；所述i为所述实时压强的编号，所述i为正整数，以最新检测的所述实时压强为P0且越早检测到的电流数据编号越大；所述实时压强Pi为所述第一压强；所述采样周期小于所述第一搅拌器以所述第三转速运转的周期的一半；
判断最近N个所述实时压强Pi的大小范围是否在预设区间内；响应于所述实时压强Pi的大小范围在所述预设区间内，判断所述实时压强Pi的波动性；其中，所述预设区间为：与所述第一压强相对应的所述预设压强区间；
求解最近N个数据的所述实时压强Pi的波动值E；其中，所述波动值
Figure BDA0002769583550000091
，所述λ为数据均值求解的加权衰减系数，0.9≤λ＜1；所述j为所述Ej的编号，j≥0；
响应于所述波动值E小于波动阈值Eth，则停止运行所述第一搅拌器；其中，所述波动阈值Eth为预设值；所述波动值E为：与所述搅拌电流相对应的波动值；所述波动阈值Eth为：与所述第一压强相对应的波动阈值。
在本实施例中，所述第一物料喷枪以第一脉冲循环运行将所述硅粉喷洒进所述第一容器内，所述第一脉冲循环的周期为Ta，所述第一物料喷枪的第一通电时长为ta，所述第一物料喷枪的输送速率为La；所述第二物料喷枪以第二脉冲循环运行将所述锆粉喷洒进所述第一容器内，所述第二脉冲循环的周期为Tb，所述第二物料喷枪的第二通电时长为tb，所述第二物料喷枪的输送速率为Lb；所述第三物料喷枪以第三脉冲循环运行将所述碳粉喷洒进所述第一容器内，所述第三脉冲循环的周期为Tc，所述第三物料喷枪的第三通电时长为tc，所述第三物料喷枪的输送速率为Lc；所述第四物料喷枪以第四脉冲循环运行将所述铝粉喷洒进所述第一容器内，所述第四脉冲循环的周期为Td，所述第四物料喷枪的第四通电时长为td，所述第四物料喷枪的输送速率为Ld；
所述第一脉冲循环的第一占空比为
Figure BDA0002769583550000092
，所述第二脉冲循环的第二占空比为
Figure BDA0002769583550000101
，所述第三脉冲循环的第三占空比为
Figure BDA0002769583550000102
，所述第四脉冲循环的第四占空比为
Figure BDA0002769583550000103
所述硅粉掉落到所述第一容器内的第一时长为t1，所述锆粉掉落到所述第一容器的第二时长为t2，所述碳粉掉落到所述第一容器的第三时长为t3，所述铝粉掉落到所述第一容器的第四时长为t4，所述Δt1为所述硅粉和所述锆粉掉落到所述第一容器内的时间差，即Δt1＝|t1-t2|，所述Δt2为所述碳粉和所述锆粉掉落到所述第一容器内的时间差，即Δt2＝|t2-t3|，所述Δt3为所述碳粉和所述铝粉掉落到所述第一容器内的时间差，即Δt3＝|t3-t4|；其中，所述t1、所述t2、所述t3、所述t4通过预先实验测量，所述ta、所述tb、所述tc、所述td为预设值；所述第一粉末混合物散落于所述第一容器的底部的最大面积为S。
在另一实施例中，通过所述预先实验测量所述t1、所述t2、所述t3、所述t4的方法为：
以所述第一脉冲循环运行所述第一物料喷枪时，从所述硅粉输送出所述第一物料喷枪开始计时到所述硅粉掉落于所述第一容器底部计时结束的时长即为所述硅粉掉落到所述第一容器内的所述第一时长t1；
同理，以所述第二脉冲循环运行所述第二物料喷枪时，从所述锆粉输送出所述第二物料喷枪开始计时到所述锆粉掉落于所述第一容器底部计时结束的时长即为所述锆粉掉落到所述第一容器内的所述第二时长t2；以所述第三脉冲循环运行所述第三物料喷枪时，从所述碳粉输送出所述第三物料喷枪开始计时到所述碳粉掉落于所述第一容器底部计时结束的时长即为所述碳粉掉落到所述第一容器内的所述第三时长t3；以所述第四脉冲循环运行所述第四物料喷枪时，从所述铝粉输送出所述第四物料喷枪开始计时到所述铝粉掉落于所述第一容器底部计时结束的时长即为所述铝粉掉落到所述第一容器内的所述第四时长t4。
在另一实施例中，所述第一通电时长ta应满足
Figure BDA0002769583550000111
值得一提的是，所述最大面积S满足：
Figure BDA0002769583550000112
在另一实施例中，所述硅粉掉落到所述第一容器内的所述第一时长t1、所述锆粉掉落到所述第一容器的所述第二时长t2、所述碳粉掉落到所述第一容器的所述第三时长t3、所述铝粉掉落到所述第一容器的所述第四时长t4的大小关系满足：t1＜t2＜t3＜t4。
值得一提的是，所述第一时长t1的大小和所述硅粉掉落的初始速度和粒度大小有关，不同的初始速度和不同的粒度大小均会导致所述第一时长t1的改变；所述第二时长t2的大小和所述锆粉掉落的初始速度和粒度大小有关，不同的初始速度和不同的粒度大小均会导致所述第二时长t2的改变；所述第三时长t3的大小和所述碳粉掉落的初始速度和粒度大小有关，不同的初始速度和不同的粒度大小均会导致所述第三时长t3的改变；所述第四时长t4的大小和所述铝粉掉落的初始速度和粒度大小有关，不同的初始速度和不同的粒度大小均会导致所述第四时长t4的改变；故而，所述第一时长t1、所述第二时长t2、所述第三时长t3、所述第四时长t4四者之间的大小关系不唯一
在另一实施例中，所述第二通电时长tb的起始时间点为所述第一通电时长ta的终止时间点，所述第三通电时长tc的起始时间点为所述第二通电时长tb的终止时间点，所述第四通电时长td的起始时间点为所述第三通电时长tc的终止时间点。
下面对本实施例中涉及到的公式进行推导：
为了保证所述第一粉末混合物的混合均匀度，所述硅粉、所述铝粉、所述锆粉、所述碳粉在喷洒的过程中互不干涉；故而，在一个脉冲循环内，所述锆粉喷洒的终止时间距离所述硅粉喷洒的起始时间间隔应为所述硅粉和所述锆粉掉落到所述第一容器内的时间差Δt1，所述碳粉喷洒的终止时间距离所述锆粉喷洒的起始时间间隔应为所述锆粉和所述碳粉掉落到所述第一容器内的时间差Δt2，所述铝粉喷洒的终止时间距离所述碳粉喷洒的起始时间间隔应为所述碳粉和所述铝粉掉落到所述第一容器内的时间差Δt3；
所以：所述第一脉冲循环的周期Ta＝ta+tb+Δt1；所述第二脉冲循环的周期 Tb＝ta+tb+Δt1；所述第三脉冲循环的周期Tc＝tb+tc+Δt2；所述第四脉冲循环的周期Tc＝tc+td+Δt3；
由占空比的定义可得：所述第一占空比
Figure BDA0002769583550000121
，所述第二占空比
Figure BDA0002769583550000122
，所述第三占空比
Figure BDA0002769583550000123
，第四占空比为
Figure BDA0002769583550000124
所述硅粉在一个所述第一脉冲循环内喷洒的面积为
Figure BDA0002769583550000125
，所述锆粉在一个所述第二脉冲循环内喷洒的面积为
Figure BDA0002769583550000126
，所述碳粉在一个所述第三脉冲循环内喷洒的面积为
Figure BDA0002769583550000127
，所述铝粉在一个所述第四脉冲循环内喷洒的面积为
Figure BDA0002769583550000128
；所述硅粉、所述铝粉、所述锆粉及所述碳粉喷洒一次刚好铺满一层，所以
Figure BDA0002769583550000131
以上详细描述了本发明的具体实施例。应当理解，本发明的具体实施例并不唯一，本领域的普通技术人员可以在权利要求的范围内根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本领域中的技术人员根据本发明的具体实施例在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种生产硅锆碳铝合金的工业生产方法，其特征在于，所述生产工艺包括如下步骤：
步骤S1、将普通冶炼硅进行提纯，得到原料硅；对所述原料硅进行研磨，得到粒度满足工艺需求的硅粉；所述硅粉的第一粒度为da；
步骤S2、通过第一物料喷枪、第二物料喷枪、第三物料喷枪、第四物料喷枪将质量比为(ma∶mb∶mc∶md)的所述硅粉、锆粉、碳粉、铝粉分别输送进第一容器中，得到第一粉末混合物；其中，所述ma为所述硅粉的质量，所述mb为所述锆粉的质量，所述mc为所述碳粉的质量，所述md为所述铝粉的质量，所述锆粉的第二粒度为db，所述碳粉的第三粒度为dc，所述铝粉的第四粒度为dd；
步骤S3、将所述第一粉末混合物加入第一搅拌釜中进行搅拌熔炼，使所述第一粉末混合物熔化成半固态的胶状程度，温度控制在硅、锆、碳、铝熔化温度之间；其中，通过加热装置对所述第一搅拌釜的内腔进行加热升温，通过第一搅拌器对所述第一粉末混合物进行搅拌，通过热成像装置对所述第一搅拌釜的所述内腔进行实时监测，通过液压计对所述第一搅拌釜的所述内腔的第一高度h处的第一压强P进行实时监测，待所述第一压强P达到预设压强区间时，得到半固态形态的合金物料；其中，所述合金物料的液面高度高于所述第一高度h；
步骤S4、将处于半固态形态的所述合金物料输送到预先准备的物件模具中，密闭状态下，形成真空负压状态，然后通过高压将所述合金物料挤入所述物件模具，最后经冷却脱模，形成所需物件的毛坯；对所述毛坯进行细加工即可得所需的物件。
2.如权利要求1所述的一种生产硅锆碳铝合金的工业生产方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
步骤S31、通过所述加热装置对所述第一搅拌釜的所述内腔进行加热升温，升温至577～585℃，升温速率为60～70℃/min，同时控制所述第一搅拌器的第一转速为150～250r/min，制得第二混合物；
步骤S32、通过所述热成像装置对所述第一搅拌釜的所述内腔进行实时监测，当所述内腔内的所述第二混合物的温度到达573～585℃时，控制所述第一搅拌器的第三转速为600～700r/min，通过所述液压计实时监测所述第一搅拌釜的所述内腔的第一高度h处的所述第一压强P，待所述第一压强P达到所述预设压强区间，则关闭所述第一搅拌器，得到混合均匀的半固态的所述合金物料。
3.如权利要求2所述的一种生产硅锆碳铝合金的工业生产方法，其特征在于，
以采样周期来检测流经所述第一搅拌器的实时压强Pi，所述实时压强Pi用于评估所述第一搅拌器在搅拌过程中的阻力；所述i为所述实时压强的编号，所述i为正整数，以最新检测的所述实时压强为P0且越早检测到的电流数据编号越大；所述实时压强Pi为所述第一压强；所述采样周期小于所述第一搅拌器以所述第三转速运转的周期的一半；
判断最近N个所述实时压强Pi的大小范围是否在预设区间内；响应于所述实时压强Pi的大小范围在所述预设区间内，判断所述实时压强Pi的波动性；其中，所述预设区间为：与所述第一压强相对应的所述预设压强区间；
求解最近N个数据的所述实时压强Pi的波动值E；其中，所述波动值
Figure FDA0002769583540000031
所述λ为数据均值求解的加权衰减系数，0.9≤λ＜1；所述j为所述Ej的编号，j≥0；
响应于所述波动值E小于波动阈值Eth，则停止运行所述第一搅拌器；其中，所述波动阈值Eth为预设值；所述波动值E为：与所述搅拌电流相对应的波动值；所述波动阈值Eth为：与所述第一压强相对应的波动阈值。
4.如权利要求1所述的一种生产硅锆碳铝合金的工业生产方法，其特征在于，所述第一物料喷枪以第一脉冲循环运行将所述硅粉喷洒进所述第一容器内，所述第一脉冲循环的周期为Ta，所述第一物料喷枪的第一通电时长为ta，所述第一物料喷枪的输送速率为La；所述第二物料喷枪以第二脉冲循环运行将所述锆粉喷洒进所述第一容器内，所述第二脉冲循环的周期为Tb，所述第二物料喷枪的第二通电时长为tb，所述第二物料喷枪的输送速率为Lb；所述第三物料喷枪以第三脉冲循环运行将所述碳粉喷洒进所述第一容器内，所述第三脉冲循环的周期为Tc，所述第三物料喷枪的第三通电时长为tc，所述第三物料喷枪的输送速率为Lc；所述第四物料喷枪以第四脉冲循环运行将所述铝粉喷洒进所述第一容器内，所述第四脉冲循环的周期为Td，所述第四物料喷枪的第四通电时长为td，所述第四物料喷枪的输送速率为Ld；
所述第一脉冲循环的第一占空比为
Figure FDA0002769583540000032
所述第二脉冲循环的第二占空比为
Figure FDA0002769583540000033
所述第三脉冲循环的第三占空比为
Figure FDA0002769583540000034
所述第四脉冲循环的第四占空比为
Figure FDA0002769583540000035
所述硅粉掉落到所述第一容器内的第一时长为t1，所述锆粉掉落到所述第一容器的第二时长为t2，所述碳粉掉落到所述第一容器的第三时长为t3，所述铝粉掉落到所述第一容器的第四时长为t4，所述Δt1为所述硅粉和所述锆粉掉落到所述第一容器内的时间差，即Δt1＝|t1-t2|，所述Δt2为所述碳粉和所述锆粉掉落到所述第一容器内的时间差，即Δt2＝|t2-t3|，所述Δt3为所述碳粉和所述铝粉掉落到所述第一容器内的时间差，即Δt3＝|t3-t4|；其中，所述t1、所述t2、所述t3、所述t4通过预先实验测量，所述ta、所述tb、所述tc、所述td为预设值；所述第一粉末混合物散落于所述第一容器的底部的最大面积为S。
5.如权利要求4所述的一种生产硅锆碳铝合金的工业生产方法，其特征在于，通过所述预先实验测量所述t1、所述t2、所述t3、所述t4的方法为：
以所述第一脉冲循环运行所述第一物料喷枪时，从所述硅粉输送出所述第一物料喷枪开始计时到所述硅粉掉落于所述第一容器底部计时结束的时长即为所述硅粉掉落到所述第一容器内的所述第一时长t1；
同理，以所述第二脉冲循环运行所述第二物料喷枪时，从所述锆粉输送出所述第二物料喷枪开始计时到所述锆粉掉落于所述第一容器底部计时结束的时长即为所述锆粉掉落到所述第一容器内的所述第二时长t2；以所述第三脉冲循环运行所述第三物料喷枪时，从所述碳粉输送出所述第三物料喷枪开始计时到所述碳粉掉落于所述第一容器底部计时结束的时长即为所述碳粉掉落到所述第一容器内的所述第三时长t3；以所述第四脉冲循环运行所述第四物料喷枪时，从所述铝粉输送出所述第四物料喷枪开始计时到所述铝粉掉落于所述第一容器底部计时结束的时长即为所述铝粉掉落到所述第一容器内的所述第四时长t4。
6.如权利要求5所述的一种生产硅锆碳铝合金的工业生产方法，其特征在于，所述第一通电时长ta应满足
Figure FDA0002769583540000041
7.如权利要求6所述的一种生产硅锆碳铝合金的工业生产方法，其特征在于，所述硅粉掉落到所述第一容器内的所述第一时长t1、所述锆粉掉落到所述第一容器的所述第二时长t2、所述碳粉掉落到所述第一容器的所述第三时长t3、所述铝粉掉落到所述第一容器的所述第四时长t4的大小关系满足：t1＜t2＜t3＜t4。
8.如权利要求7所述的一种生产硅锆碳铝合金的工业生产方法，其特征在于，所述第二通电时长tb的起始时间点为所述第一通电时长ta的终止时间点，所述第三通电时长tc的起始时间点为所述第二通电时长tb的终止时间点，所述第四通电时长td的起始时间点为所述第三通电时长tc的终止时间点。
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