CN114939633A - 无氧化高纯净大体积半固态浆料制备及成形的系统与工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无氧化高纯净大体积半固态浆料制备及成形的系统与工艺，该系统包括机械手，保温炉，舀料勺，合金液，电磁搅拌器，真空阀，机械搅拌棒，导气管和上、下封盖；工艺步骤为舀料勺舀取合金液后，转移到下封盖，上封盖移动与下封盖贴合形成封闭空间，打开真空阀和电磁搅拌器，运行搅拌棒，快速抽真空同时对熔体进行电磁搅拌处理和慢速机械搅拌；待达到所需真空度，将惰性气体通过导气管注入到熔体内部，与此同时，开启快速机械搅拌，待封闭空间内压力与外界基本一致后停止通气，待浆料温度下降到预设半固态温度后停止处理，并开启上封盖，将制备好的浆料送入成形设备成形。本发明特别适合大体积铝、镁合金高品质半固态浆料制备及成形。

Description

无氧化高纯净大体积半固态浆料制备及成形的系统与工艺

技术领域

本发明属于半固态成形技术领域，特别是涉及一种无氧化高纯净大体积半固态浆料制备及成形的系统与工艺。

背景技术

半固态成形技术是上世纪70年代美国麻省理工学院M.C.Flemings等人发明的一种节能环保的先进金属成形工艺。金属半固态浆料的制备是半固态成形技术的基础与关键。目前，半固态浆料的制备方法多种多样，如双螺旋搅拌法、机械搅拌法、电磁搅拌法、超声波搅拌法、冷却斜槽法、强力剪切法等；随着新能源汽车和5G通信的快速发展，构件趋于一体化成形，尺寸增大，上述传统制浆方法难以制备出高品质大体积半固态浆料，存在易氧化、易引入夹杂、易卷气、易产生粗大枝晶/蔷薇晶、晶粒尺寸和分布不均匀等问题，影响成形件性能，限制了半固态成形的快速发展。

为了实现高品质大体积半固态浆料的稳定制备和高性能大尺寸构件半固态成形产业化，相关研究人员和工业界人士不断探索新工艺，以期开发出适合高品质大体积半固态浆料的制备工艺，以推动我国半固态成形进一步发展。目前工业界针对高品质大体积半固态浆料的制备开始采用真空环境+机械搅拌制浆，尽管与非真空环境相比，卷气量有所下降，但受制于动态环境难以获得高真空度，因此制备浆料仍含有不少的卷气量；另外，尽管施加快速机械搅拌，但考虑的只是破碎枝晶和快速降温，忽略制浆过程熔体内部温度场和成分场的均匀性、熔体内部的流动方式以及初生晶球状生长环境与条件，因此所制备浆料含有不少尺寸较为粗大的的枝晶或蔷薇晶、且局部固相率不均匀，削弱了半固态成形件性能。同时，现有真空工艺在制浆结束后，需将密闭空间内的真空释放，待内外压力平衡稳定后才能打开上封盖转移浆料，影响制浆效率，半固态成形节拍时间长；因此仍需开发新的适合于大体积高品质半固态浆料制备与成形的系统和工艺，实现无氧化、无夹杂、高纯净、晶粒细小圆整均匀、大体积半固态浆料稳定高效制备及成形，从而推动高性能大尺寸构件半固态成形推广应用。

发明内容

本发明的目的在于解决现有大体积半固态浆料制备过程中易氧化、易卷入夹杂、易卷气、组织不均匀、浆料综合品质差、成形件综合性能偏低等问题，提供了一种无氧化高纯净大体积半固态浆料制备及成形的系统与工艺，即在抽真空过程，通过电磁搅拌与慢速机械搅拌，避免卷气的同时，使依附于舀料勺和搅拌杆等壁面形成的晶核，进入熔体内部，抑制其因过冷而产生枝晶；在抽真空结束后，往熔体内部通入惰性气体，同时开启快速机械搅拌，借助通入熔体内部的惰性气体在上浮过程中产生扰动，与机械搅拌和电磁搅拌结合使熔体内部在制浆过程中产生多区域循环对流，均匀成分场和温度场，避免局部区域晶粒枝晶化或蔷薇化；另外，利用惰性气体上浮过程，使熔体内部夹杂上浮，氢等气体逸出，并在电磁搅拌作用下，夹杂粘附于舀料勺内壁，从而从浆料内部分离，提升制备浆料品质；浆料温度下降到预设温度后，即可打开上封盖，无需释放真空，提高制浆效率；随即将浆料倒入成形设备压室，在压力作用下填充模具模腔，并保压，凝固，开模，取件，获得高性能大尺寸半固态成形件。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种无氧化高纯净大体积半固态浆料制备及成形的系统，所述成形系统包括：

保温炉，用于盛放和保温合金液；

舀料勺，用于舀取保温炉内的合金液，并在舀料勺内制备半固态浆料；

机械手，与舀料勺衔接，用于控制舀料勺舀取合金液、转移合金液和倒出半固态浆料；

电磁搅拌器，用于半固态浆料制备过程中边部熔体产生扰动，同时和机械搅拌、惰性气体浮动配合，形成多区域循环对流；

真空阀，用于排出封闭空间内的空气；

搅拌棒，用于合金液的强制搅拌，与电磁搅拌、惰性气体浮动配合，使制浆过程快速降温的同时各区域温度场和成分场均匀；

导气管，用于将惰性气体通入熔体内部；

热电偶，用于合金液和半固态浆料温度监测；

惰性气体：通入熔体内部的惰性气体在上浮过程中产生扰动，与机械搅拌和电磁搅拌结合产生多区域循环对流，同时使封闭空间内形成气体保护，与抽真空结合，形成双重保护，避免浆料制备过程发生氧化；另外，惰性气体上浮过程，使熔体内部夹杂上浮，在电磁搅拌作用下，夹杂聚集于舀料勺内壁，从而从浆料内部分离，提升制备浆料品质；

上封盖，下封盖和密封圈，用于贴合后形成封闭空间；

压室，承接舀料勺内的半固态浆料倒入；

成形设备，用于将压室内的半固态浆料通过冲头打入模具的模腔；

模腔，为半固态浆料最后凝固空间，用于获得所需结构特征半固态成形件；

所述的密封圈布置于下封盖的上部；所述的搅拌棒布置于上封盖，制浆时位于合金液中心部位；所述的真空阀布置于上封盖；所述的电磁搅拌器布置于下封盖内部。

进一步，所述的电磁搅拌器与下封盖不仅可以是分开的，也可以为一体，即电磁搅拌器不仅发挥对合金液电磁搅拌功能，也起到下封盖作用；

进一步，所述的搅拌棒可以为空心结构，且与合金液接触的下端带有导气孔14，导气孔14数量≥2，且对称分布，导气管伸入搅拌棒内部，使惰性气体通过搅拌棒下端导气孔14进入合金液内部，所述导气孔14直径为0.05～0.5mm；所述的搅拌棒也可以为实心结构，导气管布置于上封盖，且导气管数量≥2，导气管围绕搅拌棒呈对称分布，导气孔下端为封闭结构，且与合金液接触的导气管上对称设置通导气孔14，导气孔14直径为0.05～0.5mm，半固态浆料制备过程中，导气管伸入合金液内部，且导气管深入合金液的距离至少为合金液高度的一半

本发明的另一目的是提供一种采用上述的系统进行半固态浆料制备与成形的工艺，具体包括以下步骤：

S1)机械手带动舀料勺从保温炉内舀取大体积合金液；

S2)机械手将舀料勺转移到下封盖内的电磁搅拌器内静置，上封盖移动与下封盖贴合，由于密封圈作用，形成封闭空间；

S3)打开真空阀和电磁搅拌器，同时运行搅拌棒，快速抽真空同时对熔体进行电磁搅拌处理和慢速机械搅拌；待达到所需真空度，停止抽真空，并将惰性气体通过导气管注入到熔体内部，与此同时，开启快速机械搅拌，待密闭空间内压力与外界基本一致后停止通气，待熔体温度下降到预设半固态温度后停止处理；

S4)开启上封盖，在机械手带动下，将制备好的半固态浆料转移并倒入成形设备的压室，在压力作用下填充模具模腔，保压，凝固，开模，取件，获得半固态成形件。

进一步，所述S1)中合金液包括铝合金、镁合金、铜合金及其复合材料；舀取的合金液体积为3000～40000cm³，合金液的温度为高于合金液相线20～100℃；

进一步，所述S3)中慢速机械搅拌速度为0～120r/min，电磁搅拌的电流为20～200A，频率为20～200Hz；真空度≥80％，惰性气体可选择氮气、氩气或氦气，惰性气体通入流量为10～200mL/s，快速机械搅拌速度为500～2000r/min；

进一步，所述S4)中半固态浆料的固相体积分数为3～50％，浆料中含气量≤0.08mL/100g；浆料在填充模具模腔过程中的慢压射速度为0.1～0.25m/s，快压射速度为30～100m/s；压射比压40～100MPa，保压时间3～10s；每一半固态成形节拍为40～120s。

进一步，所述S4)中半固态成形件抗拉强度提高>30％，屈服强度提高>20％，伸长率提高>50％。

本发明的有益效果是：

(1)通过抽真空+充入惰性气体双重保护，提供无氧化制浆环境，最大程度避免半固态浆料制备过程发生氧化和卷气；通过控制与调节搅拌速度，不仅提高制浆效率，也提高浆料品质，所制备浆料初生晶粒为细小圆整的球形晶，避免了尺寸较大的树枝晶或蔷薇晶的产生；

(2)往合金液内部充入惰性气体：①借助惰性气体上浮过程产生扰动，与机械搅拌和电磁搅拌结合使熔体内部在制浆过程中产生多区域循环对流(不同于单独机械搅拌产生的双向对流)，均匀成分场和温度场，避免局部区域晶粒枝晶化或蔷薇化；②真空环境下，惰性气体上浮过程促使合金液内部夹杂上浮，氢等气体逸出，并在电磁搅拌作用下，夹杂粘附于舀料勺内壁而从浆料内分离，浆料纯净度提升；③抽真空+惰性气体氛围下制浆，可实现待浆料温度下降到预设温度后，随即可打开上封盖，无需释放真空，提高制浆效率；④带走热量，加速合金液降温；

(3)在抽真空阶段采用慢速机械搅拌，通惰性气体阶段采用快速机械搅拌，配合电磁搅拌，依据制浆环境调节搅拌速度，不仅促进浆料制备效率，而且避免氧化、卷气和氧化夹杂卷入，更为重要的是促进形核，加速成分场和温度场均匀，抑制择优生长，晶粒细小圆整均匀。

(4)传统的真空环境制浆只适合铝合金，且真空环境散热缓慢，不适合大体积浆料；而本发明适合铝合金、镁合金及其复合材料，且常规压力环境下散热快，制浆效率高，制浆时间一般为10～50s，适合大体积浆料的制备；

(5)半固态成形周期短，每一半固态成形节拍为40～120s，成形件组织细小圆整且致密，无氧化夹杂，成形件孔隙率体积分数<0.3％，可进行高温热处理强化和焊接，且成形件力学性能优异，与传统液态成形件相比，其抗拉强度提高>30％，屈服强度提高>20％，伸长率提高>50％。

附图说明

图1为为本发明无氧化高纯净大体积半固态浆料制备及成形工艺流程图框图。

图2为本发明无氧化高纯净大体积半固态浆料制备及成形工艺流程图，其中搅拌棒为中空结构，导气管伸入搅拌棒内腔。

图3为本发明无氧化高纯净大体积半固态浆料制备及成形工艺流程图，其中搅拌棒为实心结构，导气管伸入合金液内。

图4为电磁搅拌器同时起到下封盖作用的示意图。

图5为制浆过程中，惰性气体上浮、机械搅拌和电磁搅拌结合使熔体内部产生多区域循环对流示意图。

图6为本发明具体实施方式的实施例1中的制备的AC46000铝合金半固态成形新能源汽车端盖件实物图。

图7为本发明具体实施方式的实施例1中的AC46000铝合金半固态成形件的微观组织图；

图8为本发明具体实施方式的实施例2中的AZ91D镁合金半固态成形件的微观组织图；

图9为本发明具体实施方式的对比例1中的AC46000铝合金半固态成形件的微观组织图；

图10为本发明具体实施方式的对比例2中的AZ91D镁合金半固态成形件的微观组织图；

图11为本发明具体实施方式的对比例3中的AC46000铝合金半固态成形件的微观组织图；

图12为本发明具体实施方式的对比例4中的AC46000铝合金半固态成形件的微观组织图；

图13为本发明具体实施方式的对比例5中的AC46000铝合金半固态成形件的微观组织图；

图14为本发明具体实施方式的对比例6中的AC46000铝合金半固态成形件的微观组织图；

图15为本发明具体实施方式的对比例7中的AC46000铝合金半固态成形件的微观组织图；

图16为本发明具体实施方式的对比例8中的AC46000铝合金半固态成形件的微观组织图；

图17为本发明具体实施方式的对比例9中的AC46000铝合金半固态成形件的微观组织图；

图中：

1、机械手；2、舀料勺；3、保温炉；4、合金液；5、下封盖；6、密封圈；7、电磁搅拌器；8、上封盖；9、真空阀；10、热电偶；11、搅拌棒；12、导气管；13、动密封；14、导气孔；15、半固态浆料；16、成形设备；17、模具；18、模腔；19、压室；20、成形件。

具体实施方式

为使本发明拟解决的工艺方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示，本发明无氧化高纯净大体积半固态浆料制备及成形工艺，所述工艺具体包括以下步骤：

S1)先将合金熔化，并加热至高于合金液相线，置于大体积舀料勺2中；

S2)再将盛有合金熔体的舀料勺2转移到电磁搅拌器7内静置，并密封，形成封闭空间；

S3)在真空环境下对合金熔体采用外部电磁搅拌，内部机械搅拌和气体浮动配合，形成多区域循环对流的无氧化环境，使制浆过程快速降温的同时各区域温度场和成分场均匀，处理完成后，降温取出，即得到纯净大体积半固态浆料15；

S4)将制备好的半固态浆料15转移并倒入成形设备16的压室，在压力作用下填充模具17的模腔18内，保压，凝固，开模，取件，获得半固态成形件20。

所述S1)中合金为铝合金、镁合金、铜合金或其复合材料；所述大体积舀料勺中的合金液体积为3000～40000cm³，合金液4的温度为高于合金液相线20～100℃。

所述S3)的具体工艺为：

S3.1)先抽真空，同时进行电磁搅拌和慢速机械复合搅拌，待达到所需真空度，停止抽真空，再将惰性气体以预定的流量注入到合金熔体的内部，

S3.2)同时开启快速机械搅拌，待密闭空间内的压力增加至标准大气压时，停止通入惰性气，待熔体温度下降到预设半固态温度后，即完成。

所述S3.1)中的电磁搅拌的电流为20～200A，频率为20～200Hz；

慢速机械搅拌速度为1～120r/min，真空度为≥80％，

惰性气体为氮气、氩气或氦气，惰性气体通入流量为10～200mL/s。

所述S3.2)中的快速机械搅拌速度为500～2000r/min；

所述半固态浆料的固相体积分数为3～50％，浆料中含气量≤0.08mL/100g。

所述S4)中浆料在填充模具模腔过程中的慢压射速度为0.1～0.25m/s，快压射速度为30～100m/s；压射比压40～100MPa，保压时间3～10s；每一半固态成形节拍为40～120s。

所述的半固态成形件抗拉强度提高>30％，屈服强度提高>20％，伸长率提高>50％。

如图2，图3所示，本发明一种无氧化高纯净大体积半固态浆制备及成形的系统，所述系统包括：

保温炉3，用于盛放和保温合金液4；

舀料勺2，用于舀取保温炉内的合金液，并在舀料勺内制备半固态浆料15；

机械手1，与舀料勺2衔接，用于控制舀料勺2舀取合金液、转移合金液4和倒出半固态浆料；

真空阀9，用于排出封闭空间内的空气；

电磁搅拌器7，置于舀料勺2的外部，用于对舀料勺2内的合金液4的边部熔体产生扰动；

机械搅拌棒11，置于舀料勺2的内部，用于对舀料勺2内的合金液4的强制搅拌；

导气管12，用于在机械搅拌的同时将惰性气体通入合金液内部，搅拌的同时合金液4内的惰性气体上浮，过程中产生扰动，与机械搅拌和电磁搅拌结合产生多区域循环对流；上封盖8，下封盖5和密封圈6，用于贴合后形成封闭空间；

压室19，承接舀料勺2内的半固态浆料倒入；

热电偶10，用于采集合金液的温度，

成形设备16，用于将压室19内的半固态浆料通过冲头打入模具17的模腔18内；

模腔18，为半固态浆料15最后凝固空间，用于获得所需结构特征半固态成形件20。

所述导气管12的数量≥2，每根导气管12的直径为0.05～0.5mm；

所述且导气管12深入合金液4的距离至少为合金液高度的一半。

如图4，图5所示，所述的机械搅拌棒11为空心结构，且与合金液接触的下端带有导气孔14，导气孔14数量≥2，且对称分布，导气管12伸入机械搅拌棒11内部，使惰性气体通过机械搅拌11棒下端导气孔14进入合金液内部，所述导气孔14直径为0.05～0.5mm；所述的机械搅拌棒11也可以为实心结构，导气管12布置于上封盖，且导气管12数量≥2，导气管12围绕机械搅拌棒11呈对称分布，导气管12下端为封闭结构，且与合金液接触的导气管12上对称设置导气孔14，导气孔14直径为0.05～0.5mm，半固态浆料制备过程中，导气管12伸入合金液内部，

实施例1：

采用本发明制备质量为9.9kg(体积为3660cm³)的AC46000铝合金(液相线604℃，固相线525℃)半固态浆料，并进行新能源汽车端盖半固态压铸成形。

(1-1)机械手1带动舀料勺2从保温炉3舀取温度为650℃的AC46000铝合金液9.9kg(体积为3660cm³)；

(1-2)机械手1将舀料勺2转移到下封盖内的电磁搅拌器7内静置，上封盖5移动与下封盖8贴合，形成封闭空间，合金液4转移及上/下封盖贴合形成封闭空间时间约5s；

(1-3)打开真空阀9和电磁搅拌器7，同时运行机械搅拌棒11，快速抽真空同时对合金液4进行电磁搅拌处理(功率2.2KW，电流20A)和慢速机械搅拌(100r/min)；待11s后达到所需真空度(90％)，停止抽真空，并将氮气(40mL/s)通过导气管12注入到合金液内部(搅拌棒为中空结构，且伸入合金液4的底部对称布置12个孔径0.2mm的导气孔1414，导气管12伸入机械搅拌棒11内腔)，与此同时，开启快速机械搅拌(1000r/min)，待18s后密闭空间内压力(标准大气压)与外界一致后停止通气，待熔体温度下降到预设半固态温度(595℃)后停止处理；整个制浆时间约33s；

S4)开启上封盖5，在机械手1带动下，将制备好的半固态浆料15转移并倒入压铸机的压室19，在压力作用下，浆料被冲头打入模具17的模腔18进行填充(慢压射速度0.2m/s，快压射速度60m/s)，75MPa下保压8s后开模，取件，获得AC46000铝合金新能源汽车端盖件(如图6所示)，其微观组织如图6所示，上述半固态成形周期时间共为72s。

实施例2：采用本发明制备质量为7.6kg(体积为4350cm³)的AZ91D镁合金(液相线595℃，固相线470℃)半固态浆料15，并进行汽车门内板半固态压铸成形。

(1-1)机械手1带动舀料勺2从保温炉3舀取温度为640℃的AZ91D镁合金液7.6kg(体积为4350cm³)；

(1-2)机械手1将舀料勺2转移到电磁搅拌器7内静置(这里电磁搅拌器7与下封盖8为一个整体)，上封盖5移动与电磁搅拌器7上部贴合，在密封圈6作用下形成封闭空间，合金液4转移及封盖贴合形成封闭空间时间约4s；

(1-3)打开真空阀9和电磁搅拌器7，同时运行搅拌棒11，快速抽真空同时对合金液4进行电磁搅拌处理(功率2.2KW，电流20A)和慢速机械搅拌(80r/min)；待10s后达到所需真空度(90％)，停止抽真空，并将氩气(70mL/s)通过导气管12注入到合金液4内部(搅拌棒11为实心结构，2根导气管12呈对称分布布置于搅拌棒11两边，伸入合金液内部，且导气管12下端对称布置16个孔径0.3mm的导气孔14)，与此同时，开启快速机械搅拌(800r/min)，待15s后密闭空间内压力与外界一致后停止通气，待熔体温度下降到预设半固态温度(590℃)后停止处理；整个制浆时间约31s；

S4)开启上封盖5，在机械手1带动下，将制备好的半固态浆料15转移并倒入压铸机的压室18，在压力作用下，浆料被冲头打入模具17的模腔18进行填充(慢压射速度0.3m/s，快压射速度65m/s)，80MPa下保压7s后开模，取件，获得AZ91D镁合金汽车门内板，其微观组织如图7所示，上述半固态成形周期时间共为75s。

对比例1：采用传统压铸工艺制备AC46000铝合金新能源汽车端盖，浇注温度650℃，合金液4质量9.9kg(体积为3660cm³)，压铸工艺参数与实施例1相同。成形件的微观组织如图8所示。

对比例2：采用传统压铸工艺制备AZ91D镁合金汽车门内板，浇注温度640℃，合金液4质量7.6kg(体积为4350cm³)，压铸工艺参数与实施例2相同。成形件的微观组织如图9所示。

对比例3：除了未通入惰性气体氮气(合金液温度下降到595℃，由于要释放真空，导致制浆时间长，约49s)，其它与实施例1相同，AC46000铝合金成形件的微观组织如图10所示。

对比例4：除了未开启电磁搅拌(合金液温度下降到595℃，整个制浆时间约42s)，其它与实施例1相同，AC46000铝合金成形件的微观组织如图11所示。

对比例5：除了快速抽真空的同时未对熔体进行慢速机械搅拌(0r/min，合金液温度下降到595℃，整个制浆时间约35s)，其它与实施例1相同，AC46000铝合金成形件的微观组织如图12所示。

对比例6：除了1根伸入合金液内的导气管12未能对称分布(合金液温度下降到595℃，整个制浆时间约36s)，其它与实施例1相同，AC46000铝合金成形件的微观组织如图13所示。

对比例7：除了合金液4温度为630℃(合金液温度下降到595℃，整个制浆时间约29s)，其它与实施例1相同，AC46000铝合金成形件的组织如图14所示。

对比例8：除了伸入合金液4内2根对称分布的导气管12出气孔孔径为6mm(合金液温度下降到595℃，整个制浆时间约32s)，其它与实施例1相同，AC46000铝合金成形件的微观组织如图15所示。

对比例9：除了快速抽真空的同时对熔体进行快速机械搅拌(1000r/min，合金液温度下降到595℃，整个制浆时间约30s)，其它与实施例1相同，AC46000铝合金成形件的微观组织如图16所示。

将上述实施例1-2制备的铝、镁合金半固态成形件和对比例1-9(半固态)压铸的铝、镁合金成形件做对比，分别测定各铝、镁合金成形件的微观组织、力学拉伸性能和孔隙率，具体结果见表1：

由表1可看出，与对比例1-8的铝、镁合金成形件相比，本发明铝、镁合金半固态成形件不仅微观组织细小、圆整、均匀、无树枝晶或蔷薇晶，而且成形件孔隙率少、致密度高、力学拉伸性能优异。对比例9尽管制浆效率稍有提高，且组织细小圆整，但成形件孔隙率体积分数较高，且力学性能远不如实施例1。

因此本发明一种无氧化高纯净大体积半固态浆料制备及成形的系统与工艺，具有广阔的应用范围和良好的经济效益和社会效益。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无氧化高纯净大体积半固态浆料制备及成形工艺，其特征在于，所述工艺具体包括以下步骤：

S1)先将合金熔化，并加热至高于合金液相线，置于大体积舀料勺中；

S2)再将盛有合金熔体的舀料勺转移到电磁搅拌器内静置并密封，形成封闭空间；

S3)在真空环境下对合金熔体采用外部电磁搅拌、内部机械搅拌和气体浮动配合，形成多区域循环对流的无氧化环境，使制浆过程快速降温的同时各区域温度场和成分场均匀，处理完成后，降温取出，即得到纯净大体积半固态浆料；

S4)将S3)制备得到半固态浆料转移并倒入成形设备的压室，在压力作用下填充模具模腔，保压、凝固、开模、取件，获得半固态成形件。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述S1)中合金为铝合金、镁合金、铜合金或其复合材料；所述大体积舀料勺中的合金液体积为3000～40000cm³，合金液的温度为高于合金液相线20～100℃。

3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述S3)的具体工艺为：

S3.1)先抽真空，同时进行电磁搅拌和慢速机械复合搅拌，待达到所需真空度，停止抽真空，再将惰性气体以预定的流量注入到合金熔体的内部，

S3.2)同时开启快速机械搅拌，待密闭空间内的压力增加至标准大气压时，停止通入惰性气，待熔体温度下降到预设半固态温度后，即完成。

4.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于，所述S3.1)中的所述电磁搅拌的电流为20～200A，频率为20～200Hz；

所述慢速机械搅拌的速度为1～120r/min，抽真空的真空度为≥80％；

所述惰性气体为氮气、氩气或氦气；且惰性气体通入流量为10～200mL/s。

5.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于，所述S3.2)中的所述快速机械搅拌速度为500～2000r/min；

所述得到半固态浆料的固相体积分数为3～50％，浆料中含气量≤0.08mL/100g。

6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述S4)中浆料在填充模具模腔过程中的慢压射速度为0.1～0.25m/s，快压射速度为30～100m/s；压射比压40～100MPa，保压时间3～10s；每一半固态成形节拍为40～120s。

7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的半固态成形件的抗拉强度提高30％以上，屈服强度提高20％以上，伸长率提高50％以上。

8.一种实现如权利要求1-7任意一项所述的工艺的无氧化高纯净大体积半固态浆料制备及成形的系统，其特征在于，所述系统包括：

保温炉，用于盛放和保温合金液；

舀料勺，用于舀取保温炉内的合金液，并在舀料勺内制备半固态浆料；

机械手，与舀料勺衔接，用于控制舀料勺舀取合金液、转移合金液和倒出半固态浆料；

真空阀，用于排出封闭空间内的空气；

电磁搅拌器，置于舀料勺的外部，用于对舀料勺内的合金液的边部熔体产生扰动；

机械搅拌棒，置于舀料勺的内部，用于对舀料勺内的合金液的强制搅拌；

导气管，用于在机械搅拌的同时将惰性气体通入合金液内部，搅拌的同时合金液内的惰性气体上浮，过程中产生扰动，与机械搅拌和电磁搅拌结合产生多区域循环对流；上封盖，下封盖和密封圈，用于贴合后形成封闭空间；

压室，承接舀料勺内的半固态浆料倒入；

成形设备，用于将压室内的半固态浆料通过冲头打入模具的模腔；

模腔，为半固态浆料最后凝固空间，用于获得所需结构特征半固态成形件。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，当所述搅拌棒为空心结构时，且与合金液接触的下端带有导气孔，导气孔数量≥2，且对称分布，导气管伸入搅拌棒内部；

当所述的搅拌棒为实心结构，导气管布置于上封盖上，导气管下端为封闭结构，且与合金液接触的导气管的侧壁上对称设置通导气孔，导气孔1直径为0.05～0.5mm。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述导气管的数量≥2个，

所述导气管深入合金液中的深度至少为合金液高度的一半。

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