HU223682B1 - Eljárás félszilárd állapotú fémötvözet feldolgozására - Google Patents

Eljárás félszilárd állapotú fémötvözet feldolgozására Download PDF

Info

Publication number
HU223682B1
HU223682B1 HU0201843A HUP0201843A HU223682B1 HU 223682 B1 HU223682 B1 HU 223682B1 HU 0201843 A HU0201843 A HU 0201843A HU P0201843 A HUP0201843 A HU P0201843A HU 223682 B1 HU223682 B1 HU 223682B1
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
temperature
solid
semi
metal alloy
phase
Prior art date
Application number
HU0201843A
Other languages
English (en)
Inventor
Don Allen Doutre
Gary Hay
Peter Wales
Original Assignee
Alcan International Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alcan International Ltd. filed Critical Alcan International Ltd.
Publication of HUP0201843A2 publication Critical patent/HUP0201843A2/hu
Publication of HU223682B1 publication Critical patent/HU223682B1/hu

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/007—Semi-solid pressure die casting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/12—Making non-ferrous alloys by processing in a semi-solid state, e.g. holding the alloy in the solid-liquid phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S164/00—Metal founding
    • Y10S164/90—Rheo-casting

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

A találmány tárgya eljárás félszilárd állapotú fémötvözetfeldolgozására, amelynek likvidusz-hőmérséklete és szolidusz-hőmérséklete eltérő, amelynek során a fémötvözet likvidusz-hőmérséklete (TL) és szolidusz-hőmérséklete (TS) között félszilárdtartománnyal rendelkező fémötvözetet készítenek, a fémötvözethőmérsékletét likvidusz- hőmérséklete (TL) fölötti indulóhőmérsékletre (TI) hevítik, ahol a fémötvözetet teljesenmegolvasztják, az induló hőmérsékletéről (TI) a fémötvözethőmérsékletét likvidusz-hőmérséklete (TL) és szolidusz-hőmérséklete(TS) közötti félszilárd állapotot eredményező hőmérsékletre (TA)csökkentik, valamint a fémötvözetet t ideig a félszilárd állapototeredményező hőmérsékleten (TA) tartják, ahol gömb alakú szilárdfáziselemek oszlanak el folyadékfázisban, és ezzel félszilárdfázisállapotot hoznak létre a fémötvözetben, valamint a folyadékfázisegy részének eltávolításával szilárd fázisban dúsult félszilárdfázisállapotot hoznak létre az ötvözetben, és a félszilárdfázisállapotú, szilárd fázisban dúsult fémötvözetet formába öntik,továbbá eljárás félszilárd állapotú fémötvözet feldolgozására,amelynek likvidusz-hőmérséklete és szolidusz-hőmérséklete eltérő, aholaz eljárás során a fémötvözet likvidusz-hőmérséklete (TL) ésszolidusz-hőmérséklete (TS) közötti félszilárd tartománnyal rendelkezőfémötvözetet készítenek, a fémötvözet hőmérsékletét likvidusz-hőmérséklete (TL) fölötti induló hőmérsékletre (TI) hevítik, az indulóhőmérsékletéről (TI) a fémötvözet hőmérsékletét likvidusz-hőmérséklete(TL) és szolidusz-hőmérséklete (TS) közötti félszilárd állapototeredményező hőmérsékletre (TA) csökkentik, és a hőmérsékletcsökkentése során a fémötvözetet a szolidusz-hőmérséklet (TS) alattihőmérsékleten lévő tégelybe öntik, majd a fémötvözetet és a tégelyt afémötvözet likvidusz-hőmérséklete (TL) és szolidusz-hőmérséklete (TS)közötti félszilárd állapotot eredményező hőmérsékleten (TA)hőegyensúlyba hozzák, és a fémötvözetet t ideig a félszilárd állapototeredményező hőmérsékleten (TA) tartják, ahol gömb alakú szilárdfáziselemek oszlanak el folyadékfázisban, és ezzel félszilárdfázisállapotot hoznak létre a fémötvözetben. ŕ

Description

A találmány tárgya eljárás félszilárd állapotú fémötvözet feldolgozására, amelynek likvidusz-hőmérséklete és szolidusz-hőmérséklete eltérő.
A fémek megfelelő alakra történő öntése magában foglalja a fém hevítését olvadáspontjuk fölötti hőmérsékletre, továbbá az olvadt fém formába öntését, majd a fém lehűtését olvadáspontja alatti hőmérsékletre. A fém a forma által meghatározott alakban szilárdul meg, majd ezt követően eltávolítják a formából. Ezen belül az általános eljáráson belül számos öntési technológia ismeretes.
A legtöbb fémötvözet olvadt állapotból történő lehűlése során nem egy bizonyos adott hőmérsékleten szilárdul meg, hanem hőmérsékletközben. Ahogy a fém hűl, először a likvidusz-hőmérsékletet éri el, amelyen az ötvözet dermedni kezd. Ahogy a hőmérséklet tovább csökken, egyre nagyobb mennyiségű szilárd fázis válik ki mindaddig, amíg a fém a szolidusz-hőmérsékleten teljesen meg nem szilárdul.
A hagyományos öntési gyakorlatban a fémet a likvidusz-hőmérséklet fölötti olvadt állapotból a szoliduszhőmérséklet alatti szilárd állapotra hűtik anélkül, hogy hőn tartanák a likvidusz-hőmérséklet és a szolidusz-hőmérséklet között. Mindazonáltal ismert az olyan eljárás is, amikor a fémet félszilárd állapotot eredményező hőmérsékletközbe hűtik, amely a likvidusz-hőmérséklet és a szolidusz-hőmérséklet között van, és ezen a hőmérsékleten tartják úgy, hogy a fém félszilárd állapotba kerül. A fémet esetleg a szolidusz-hőmérséklet alatti hőmérsékletről felhevíthetik egy olyan félszilárd állapotot eredményező hőmérséklet-tartományba, amely a likvidusz-hőmérséklet és a szolidusz-hőmérséklet között van. Bármilyen úton is éri el a fém ezt a félszilárd állapotot eredményező hőmérsékletet, az így kapott félszilárd anyag fázisállapota olyan, hogy folyékony mátrixban szilárd, gömbszerű képződményeket tartalmaz. Ez az eljárás intenzív keveréssel valósítható meg, de ha a feltételek sok kristálycsíra keletkezésének kedveznek (például gyors hűtés, vagy alkalmas szemcsefinomító eljárások alkalmazása esetén) a folyamat az olvadék pihentetésével is végbemegy. A félszilárd fémötvözetet ezt követően - általában formaöntéssel - formába öntik.
Az US 5 701 942 számú szabadalom (1997. december 30., Adachi és munkatársai) félszilárdfém-feldolgozási eljárást ismertet, továbbá egy olyan eljárást, amellyel olyan bugák önthetők, amelyek alkalmasak az említett eljáráshoz. Magnézium- vagy alumíniumötvözetet olvasztanak fel, amelynek összetétele maximális oldhatósági határok között van, és öntenek egy formába olyan hőmérsékleten, amely meghaladja az ötvözet likvidusz-hőmérsékletét, de legfeljebb 30 °C-kal magasabb annál. Az olvadékot legalább 1 °C/másodperc sebességgel lehűtik, hogy bugát kapjanak. A bugát ezt követően felmelegítik legalább 0,5 °C/perc sebességgel az ötvözet oldhatóságának megfelelő mértékben szoliduszának vonaláig, majd tovább hevítik egy olyan hőmérsékletre, amely a szolidusz-hőmérséklet fölött van, és ezen a hőmérsékleten tartják 5 és 60 perc közötti ideig, és ezzel szferoidizálják a primer kristályokat, majd az öntecset ezt követően tovább hevítik egy olyan hőmérsékletre, amely a likvidusz-hőmérséklet alatt van, és a félszilárd öntecset nyomás alatt alakítják.
Az US 3 537 695 számú szabadalom (1970. november 3., Robinson Jr. és munkatársai) olyan berendezésre vonatkozik, amely fém szilárd és folyadékfázisának centrifugálással történő elválasztására szolgál. A centrifuga szigetelőburkolatban van elrendezve, amely magába zár egy forgatható edényt, amelynek eltávolítható oldalfala van. Ezt használják a legalább 50% alumíniumot és legalább 20% szilíciumot tartalmazó hipereutektikus ötvözetek szilárd és folyadékfázisának szétválasztására az eutektikus hőmérséklet fölötti hőmérsékleteken.
Az US 3 840 364 számú szabadalom (1974. október 8., Fleming és munkatársai) fémötvözetek finomítására szolgáló eljárásokat ismertet, különösen egy olyan eljárást, amellyel tisztított porokat és finomított fémötvözeteket állíthatnak elő hulladék ötvözetből és hasonló anyagokból. Az ötvözetet célszerűen annak hevítésével olyan állapotba hozzák, amelyben részben folyékony, részben szilárd állapotban van, létrehoznak egy olvadékot, majd ezt követően az olvadékot lehűtik, hogy lehetővé tegyék a részleges megszilárdulást. A keveréket erőteljesen mozgatják azért, hogy kásás állapotot hozzanak létre, és a „kása” hőmérsékletét ellenőrzik, hogy előre meghatározott szilárd-folyadékfázis arányt hozzanak benne létre. Ezt követően a folyadékfázist eltávolítják a szilárd fázisról akár a folyadék lecsepegtetésével vagy a „kása” áramoltatásával úgy, hogy az áramló „kásába” gázt vezetnek nagy sebességű fúvókával, amely atomizálja és megszilárdítja a folyadékot, és
HU 223 682 Β1 ezzel részecskéket hoz létre, amelyek általában kisebbek, mint a keverék szilárd részének részecskéi (tehát a primer szilárd szemcsék), és a kétféle szilárd fázis például szitálással szétválasztható.
A hagyományos félszilárd öntési technikák esetében gondosan szabályozzák a hevítést és a hűtési paramétereket, különösen azt a hőmérsékletet, amelyen az ötvözetet hőn tartják. A jelen találmány feltalálói észrevették, hogy a kereskedelmi célú hagyományos eljárás olyan ötvözetek alkalmazására korlátozódik, amelyeknél félszilárd állapotot eredményező hőmérsékletközben csökkenő hőmérséklet mellett a szilárd fázis csak lassan válik ki. Ennek következtében sok ötvözet gyakorlatilag ki van zárva a kereskedelmi célú félszilárd eljárásból, hacsak nagyon pontos hőmérséklet-szabályozást nem tudnak megvalósítani (amely költséges berendezést igényel). A félszilárd állapotban lévő ötvözetek kereskedelmi célú öntésénél általában ilyen pontos szabályozás lehetetlen, vagy nem praktikus.
Ennek megfelelően olyan fejlettebb eljárásra van szükség, amellyel fémötvözeteket félszilárd állapotban önthetünk, de amely kevésbé korlátozott az eljárási paramétereket tekintetében és jobb minőségű végterméket eredményez. A jelen találmány szerinti eljárás kielégíti ezt a szükségletet és további előnyökkel is szolgál.
Célkitűzésünk a találmánnyal tehát az, hogy olyan eljárást dolgozzunk ki fémötvözetek félszilárd állapotban történő feldolgozására, amely különböző fémek esetében működőképes akkor is, ha e fémeknek félszilárd állapotot eredményező hőmérséklet-tartományában akár kis mennyiségű, akár nagy mennyiségű szilárd fázisa válik ki a hőmérséklet változásával. A találmány szerinti eljárást igyekeztünk úgy kialakítani, hogy ne legyen szükség intenzív keverésre félszilárd állapotot eredményező hőmérséklet-tartományban, és ennek következtében jó minőségű végtermék öntvényt kapjunk a kevesebb hibalehetőség eredményeként, ami a félszilárd anyaggal kapcsolatban felmerülhet és ennélfogva az öntvényben is jelentkezhet. A találmány szerinti eljárás lehetővé teszi a szilárd és folyékony fázisok arányának szabályozott változtatását félszilárd fázisállapotban, a hőmérséklet változtatása nélkül úgy, hogy a nyersöntvény szerkezete hasonlóképpen változtatható. Ezenkívül a találmány szerinti eljárás megkönnyíti az anyagok újrafelhasználását az öntödében. Egy kedvező kiviteli alakban a fémötvözet hőmérséklet-szabályozását jelentős mértékben egyszerűsítettük, és ennek következtében az eljárással a nagyon szűk félszilárd állapotot eredményező hőmérséklet-tartományban feldolgozható anyagok is szóba jöhetnek.
Célkitűzésünket olyan eljárás kidolgozásával értük el, amely eltérő likvidusz-hőmérséklettel és szoliduszhőmérséklettel rendelkező fémötvözet feldolgozására szolgál és az eljárás során:
a fémötvözet likvidusz-hőmérséklete (TL) és szolidusz-hőmérséklete (Ts) közötti félszilárd tartománnyal rendelkező fémötvözetet készítünk, a fémötvözet hőmérsékletét likvidusz-hőmérséklete (TL) fölötti induló hőmérsékletre (Tj) hevítjük, ahol a fémötvözetet teljesen megolvasztjuk, az induló hőmérsékletéről (Tj) a fémötvözet hőmérsékletét likvidusz-hőmérséklete (TL) és szolidusz-hőmérséklete (Ts) közötti félszilárd állapotot eredményező hőmérsékletre (TA) csökkentjük, valamint a fémötvözetet t ideig a félszilárd állapotot eredményező hőmérsékleten (TA) tartjuk, ahol gömb alakú szilárd fáziselemeket oszlatunk el folyadékfázisban, és ezzel félszilárd fázisállapotot hozunk létre a fémötvözetben, valamint a folyadékfázis egy részének eltávolításával szilárd fázisban dúsult félszilárd fázisállapotot hozunk létre az ötvözetben, és a félszilárd fázisállapotú, szilárd fázisban dúsult fémötvözetet formába öntjük.
A félszilárd fázisállapotú fémötvözet folyadékfázisának legalább egy részét célszerűen úgy távolítjuk el, hogy a folyadékfázis fürdőszintjét a folyadékfázis leengedésével csökkentjük, és ezzel szilárd fázisban dúsult félszilárd fázisállapotú fémötvözetet hozunk létre.
Félszilárd állapotot eredményező hőmérsékleten (TA) célszerűen több mint 2 t%/°C szilárd fázismennyiség változási sebességű fémötvözetet dolgozunk fel.
Fémötvözetként kedvezően alumíniumötvözetet alkalmazunk.
A fémötvözetet célszerűen szilárd fázisállapotú javítófázissal keverjük össze.
Az induló hőmérséklet (TL) csökkentése során előnyösen :
a fémötvözetet a szolidusz-hőmérséklet (Ts) alatti hőmérsékleten lévő tégelybe öntjük, majd a fémötvözetet és a tégelyt a fémötvözet likviduszhőmérséklete (TL) és szolidusz-hőmérséklete (Ts) közötti félszilárd állapotot eredményező hőmérsékleten (TA) hőegyensúlyba hagyjuk kerülni.
Az induló hőmérséklet (Tj) csökkentése során kedvezően :
a fémötvözetet tégelybe öntjük, és a tégelyben lévő fémötvözetet az átöntés folyamán örvénylésnek tesszük ki.
A fémötvözetet a félszilárd állapotot eredményező hőmérsékleten (TA) célszerűen 1 másodperc és 5 perc közötti ideig tartjuk.
A folyadékfázis egy részének eltávolítása során a félszilárd fázis-összetételű fémötvözetet célszerűen szűrővel érintkeztetjük, majd a folyadékfázis egy részét a szűrőn leszűrjük.
A folyadékfázis egy részének eltávolítása előtt a félszilárd fázis-összetételű ötvözetben előnyösen kevesebb mint 501% szilárd fázist képezünk, és a folyadékfázis eltávolítása során a folyadékfázis eltávolítását addig folytatjuk, amíg a szilárd fáziselemekben dúsult, félszilárd fázisállapotú ötvözetben 35-55 t% szilárd fázisösszetételt érünk el.
A szilárd fáziselemekben dúsult félszilárd fázisállapotú ötvözetként előnyösen önhordó tömeget hozunk létre.
A folyadékfázis eltávolítása előtt célszerűen a félszilárd fázis-összetételű ötvözetben 20-35 t% szilárd fázist képezünk, és a folyadékfázis eltávolítása során a folyadékfázis eltávolítását addig folytatjuk, amíg a szi3
HU 223 682 BI lárd fáziselemekben dúsult, félszilárd fázisállapotú ötvözetben 45 t% szilárd fázisösszetételt érünk el.
A formaöntés során előnyösen a félszilárd fázisösszetételű, szilárd alkotókban dúsult fémötvözetet öntőgépbe helyezzük, és a szilárd alkotókban dúsult félszilárd fázis-összetételű fémötvözetet formába öntjük.
Kedvezően a folyadékfázis egy részének eltávolítását követően, de az öntést megelőzően, a szilárd alkotókban dúsult félszilárd fázis-összetételű fémötvözet hőmérsékletét csökkentjük, és ezzel növeljük a szilárd fáziselemek térfogatarányát.
Célkitűzésünk megvalósítását szolgálja továbbá az az eltérő likvidusz-hőmérséklettel és szolidusz-hőmérséklettel rendelkező fémötvözet feldolgozására alkalmas eljárás is, amelynek során:
a fémötvözet likvidusz-hőmérséklete (TL) és szolidusz-hőmérséklete (Ts) közötti félszilárd tartománnyal rendelkező fémötvözetet készítünk, a fémötvözet hőmérsékletét likvidusz-hőmérséklete (TL) fölötti induló hőmérsékletre (TJ hevítjük, az induló hőmérsékletéről (TJ a fémötvözet hőmérsékletét likvidusz-hőmérséklete (TL) és szolidusz-hőmérséklete (Ts) közötti félszilárd állapotot eredményező hőmérsékletre (TA) csökkentjük, és a hőmérséklet csökkentése során a fémötvözetet a szolidusz-hőmérséklet (Ts) alatti hőmérsékleten lévő tégelybe öntjük, majd a fémötvözetet és a tégelyt a fémötvözet likvidusz-hőmérséklete (TL) és szolidusz-hőmérséklete (Ts) közötti félszilárd állapotot eredményező hőmérsékleten (TA) hőegyensúlyba hozzuk, és a fémötvözetet t ideig a félszilárd állapotot eredményező hőmérsékleten (TA) tartjuk, ahol gömb alakú szilárd fáziselemek oszlanak el folyadékfázisban, és ezzel félszilárd fázisállapotot hozunk létre a fémötvözetben.
Célszerűen előre meghatározott hőtartalmú és kezdeti hőmérsékletű tégelyt alkalmazunk, valamint előre meghatározott mennyiségű fémötvözetet hevítünk likvidusz-hőmérséklete (TL) fölötti, előre meghatározott induló hőmérsékletre (TJ, továbbá az előre meghatározott induló hőmérsékletet (TJ, fémötvözet-mennyiséget, hőtartalmat és kezdeti hőmérsékletet úgy választjuk meg, hogy a hőegyensúly félszilárd állapotot eredményező hőmérsékletét (TA) a likvidusz-hőmérséklet (TL) és a szolidusz-hőmérséklet (Ts) között érjük el.
Előnyösen félszilárd állapotot eredményező hőmérsékleten (TA) kb. 2 t%/°C szilárd fázismennyiség változási sebességű fémötvözetet dolgozunk fel.
Fémötvözetként kedvezően alumíniumötvözetet alkalmazunk.
A fémötvözetet célszerűen szilárd fázisállapotú javítófázissal keverjük össze.
Az induló hőmérséklet (TJ csökkentése során kedvezően :
a fémötvözetet tégelybe öntjük, és a tégelyben lévő fémötvözetet az átöntés folyamán örvénylésnek tesszük ki.
A fémötvözetet a félszilárd állapotot eredményező hőmérsékleten (TA) célszerűen 1 másodperc és 5 perc közötti ideig tartjuk.
A fémötvözet félszilárd állapotot eredményező hőmérsékleten (TA) történő hőntartását követően kedvezően a szilárd fáziselemekben dúsult félszilárd fázisállapotú fémötvözetet formába öntjük.
A fémötvözet félszilárd állapotot eredményező hőmérsékleten (TA) történő hőntartását követően célszerűen a szilárd fáziselemekben dúsult félszilárd fázisállapotú fémötvözetet öntőgépbe helyezzük, és a szilárd alkotókban dúsult félszilárd fázis-összetételű fémötvözetet formába öntjük.
A fémötvözet félszilárd állapotot eredményező hőmérsékleten (TA) történő hőntartását követően előnyösen a fémötvözet félszilárd fázisösszetételében jelen lévő folyadékfázis egy részét eltávolítjuk, és ezzel szilárd fáziselemekben dúsult félszilárd fázis-összetételű fémötvözetet hozunk létre úgy, hogy a félszilárd fázisösszetételű fémötvözetet szűrővel érintkeztetjük, majd a folyadékfázis egy részét a szűrőn leszűrjük.
A folyadékfázis eltávolítása előtt a félszilárd fázisösszetételű ötvözetben célszerűen kevesebb mint 50 t% szilárd fázist képezünk, és a folyadékfázis eltávolítása során a folyadékfázis eltávolítását addig folytatjuk, amíg a szilárd fáziselemekben dúsult, félszilárd fázisállapotú ötvözetben 35-55 t% szilárd fázisösszetételt érünk el.
A szilárd fáziselemekben dúsult félszilárd fázisállapotú ötvözetként előnyösen önhordó tömeget hozunk létre.
A folyadékfázis eltávolítása előtt a félszilárd fázisösszetételű ötvözetben kedvezően kevesebb mint 20-35 t% szilárd fázist képezünk, és a folyadékfázis eltávolítása során a folyadékfázis eltávolítását addig folytatjuk, amíg a szilárd fáziselemekben dúsult, félszilárd fázisállapotú ötvözetben 45 t% szilárd fázisösszetételt érünk el.
Mint láthattuk, egy kedvező kiviteli alakban a fémötvözetet a likvidusz-hőmérséklete fölötti hőmérsékletről félszilárd állapotot eredményező hőmérsékletre hűtjük úgy, hogy a tégely kezdeti hőmérsékletét a szolidusz-hőmérséklet alá visszük, a fémötvözetet a tégelybe öntjük, és hagyjuk, hogy a fémötvözet, valamint a tégely hőmérséklete egyensúlyba kerüljön félszilárd állapotot eredményező hőmérsékleten. A fémötvözet és a tégely egymáshoz viszonyított tömege és tulajdonságai, valamint kezdeti és induló hőmérsékleteik célszerűen választhatók meg úgy, hogy amikor a tégely és az ötvözet közötti hőmérséklet-egyensúly beáll, a fémötvözet és a tégely a kívánt félszilárd állapotot eredményező hőmérsékletre kerüljön. Ezen a módon a hőmérséklet szabályozása lényegesen egyszerűsödik, és a csökkenő hőmérsékleten gyorsan, nagy mennyiségű szilárd fázist képező fémötvözetek is feldolgozhatóak.
Különösen előnyös az is, hogy egy kedvező kiviteli alakban a félszilárd elegyet közvetlenül öntőgépbe juttathatjuk anélkül, hogy megszilárdítanánk, és formába önthetjük az eredményül kapott félszilárd, globulitos fémötvözetet. Mindazonáltal egy további lépésben célszerű legalább némi folyékony fázist eltávolítunk az öntés előtt, mivel ez lehetővé teszi, hogy a globulitok képződése olyan körülmények között menjen végbe, ahol csak a mindenképpen szükséges mennyiségű fo4
HU 223 682 Β1 lyadékfázis van jelen, és ezzel még hatásosabb hő- és tömegáramlást érünk el.
A folyadékfázis eltávolítását, ha egyáltalán alkalmazzuk, célszerűen úgy hajtjuk végre, hogy hagyjuk a folyadékfázist kifolyni a félszilárd fáziselemek közül egy szűrőn vagy más porózus szerkezeten keresztül, és ezzel növeljük a szilárd fáziselemek mennyiségének arányát a félszilárd ötvözetben. Tipikus esetben a félszilárd fázisállapotú ötvözet kezdetben kevesebb mint 50 tömeg%, célszerűen 20 és 35 tömeg% közötti szilárd fázist tartalmaz, és a folyadékfázis eltávolítását addig folytatjuk, amíg a szilárd fázisban dúsuk félszilárd ötvözet szilárd fázisa kb. 35 és 55 tömeg% között, célszerűen 45 tömeg% körül van, amelyet az alábbi leírásban ismertetett eljárásokkal érünk el.
Miután a folyadékfázis eltávolításával a szilárd fázis tömegkoncentrációját megnöveltük, a fémötvözet tixotróp. Ez azt jelenti, hogy kezelhetjük szilárd anyagként, de alakíthatjuk fémolvadék-feldolgozó eljárással is, például nyomásos öntéssel.
A jelen találmány szerinti eljárás alkalmazható minden olyan anyag esetében, amelynek félszilárd tartománya van, célszerűen alumíniumötvözetekkel kapcsolatban alkalmazható. Kivitelezhető azonban olyan ötvözetekkel is, amelyek olyan fázissal vannak szilárdítva, vagy feljavítva, amely szilárd állapotban marad a feldolgozás alatt, és ezzel erősebb kompozit anyagú végtermék keletkezik.
Mindemellett olyan módosított összetételű fémötvözetet is kialakítottunk, amely a találmány szerinti eljárással feldolgozható. A módosított összetétel lehetővé teszi kívánt végső összetételű szilárd termék létrehozását olyan eljárással, amelynek során a folyékony fázis egy részét eltávolítjuk. Ezt az eljárást olyan módosított alap-összetételű fémötvözettel hajtjuk végre, amelyben az oldott elemek mennyisége úgy van beállítva, hogy a módosított összetételű fémötvözet egy részét folyadékfázisként eltávolítva a módosított fémötvözet összetételére vonatkozó likvidusz-hőmérséklet és a szoliduszhőmérséklet közötti félszilárd állapotot eredményező hőmérsékleten, a folyadékfázis eltávolítását követően megmaradt ötvözet alapötvözet-összetételű. Úgy is fogalmazhatunk, hogy a találmány olyan módosított összetételű fémötvözetet alkalmaz, amelynek összetételét az alapötvözet összetételének és egy olyan dúsítási eljárásnak a figyelembevételével határozzuk meg, amelynek során a módosított összetételű fémötvözetet használjuk kiindulóanyagként. A dúsítás eljárása egyrészt a módosított összetételű fémötvözet mint kiindulási anyag likvidusz-hőmérséklete fölé történő hevítéséből, majd a kiindulási anyag félszilárd állapotot eredményező hőmérsékletre, likvidusz-hőmérséklete és szolidusz-hőmérséklete közé történő hűtéséből áll, amely félszilárd állapotot eredményező hőmérsékleten a kiindulási anyagnak folyadékfázisa és szilárd fázisa is van, amelyek összetétele különböző, majd a folyadékfázis legalább egy részét eltávolítjuk azért, hogy olyan maradék ötvözet maradjon, amelynek összetétele különbözik a kiindulási anyag összetételétől. A módosított összetételt úgy határozzuk meg, hogy amikor a módosított összetételű ötvözetet vetjük alá kiindulási anyagként a dúsítási eljárásnak, a folyadékfázis egy részének eltávolítása után maradó anyag összetétele lényegében megegyezzen az alapötvözet összetételével.
A találmány kidolgozása során megállapítottuk, hogy a félszilárd állapotban végrehajtott hagyományos feldolgozási eljárások gyakorlatilag olyan kereskedelmi ötvözetekre korlátozódnak, amelyeknél a szilárd fázis százalékos összetétele változási sebességének abszolút értéke a hőntartás hőmérsékletén csak kb. 1 tömeg% szilárd fáziselem °C-onként, vagy ennél kevesebb. A találmány szerinti megközelítés lehetővé teszi olyan ötvözetek félszilárd állapotban történő feldolgozását is, amelyeknél a szilárd fázis százalékos változási sebességének abszolút értéke a hőntartás hőmérsékletén nagyobb mint 1 tömeg% szilárd fáziselem °C-onként, sőt még akkor is, ha ez nagyobb mint 2 tömeg% szilárd fáziselem °C-ónként. Ennek folytán a jelen találmány szélesre tárja a kaput számos olyan ötvözet félszilárd állapotban történő feldolgozása előtt, amelyek eddig különösen nehezen voltak feldolgozhatóak, vagy a feldolgozás egyenesen lehetetlennek bizonyult.
A találmányt a továbbiakban a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az
1. ábra a találmány szerinti eljárás célszerű megvalósítási módjának folyamatábrája, a
2. ábra első összetételű feldolgozható fémötvözet ábrázolása az egyensúlyi diagramban, a
3. ábra második összetételű feldolgozható fémötvözet ábrázolása az egyensúlyi diagramban, a
4. ábra döntött, adagolási helyzetben lévő tégely sematikus metszete, az
5. ábra a 4. ábrán látható tégely keresztmetszete függőleges dúsítási helyzetben, a folyadékfázis eltávolítását megelőzően, a
6. ábra a 4. ábrán látható tégely sematikus keresztmetszete függőleges dúsítási helyzetben, a folyadékfázis eltávolítása közben, a
7. ábra a találmány szerinti eljárás során a fémötvözet egyensúlyi szövetszerkezetét ábrázolja a folyadékfázis eltávolítását megelőzően, a
8. ábra a 7. ábrán látható fémötvözet szövetszerkezetét ábrázolja a folyadékfázis eltávolítása után, a
9. ábra a találmány szerinti eljárás kedvező kiviteli módjának megfelelően gyártott félszilárd anyag, mint önhordó tömeg ábrázolása, és a
10. ábra a 9. ábrán látható félszilárd anyag alakítására alkalmas alakítóberendezés sematikus ábrázolása.
Az 1. ábra a találmány szerinti eljárás kedvező kiviteli alakját ábrázolja blokkdiagram formájában. Ebben a találmány szerinti megoldásban szilárd 20 fémötvözetből indulunk ki. A 20 fémötvözet olyan ötvözet, amelynek egyensúlyi diagramjában félszilárd tartomány figyelhető meg a likvidusz-hőmérséklet és a szolidusz-hőmérséklet között. A 2. és 3. ábra az alumí5
HU 223 682 Β1 nium-szilícium biner rendszer hőmérséklet-összetétel egyensúlyi diagramjának részletei, amelyeken két tipikus Al-Si fémötvözet-összetételt mutatunk be, és ahol az egyik összetételnél a likvidusz-hőmérséklet az olvadék szilíciumtartalmának növekedése mellett csökken (2. ábra), és ahol a likvidusz-hőmérséklet az olvadék szilíciumtartalmának növekedésével növekszik (az alumínium-szilícium biner rendszerben, a 3. ábrán). Mindkét diagramon az A összetételű fémötvözetnek TL likvidusz-hőmérséklete és Ts szolidusz-hőmérséklete van. A TL likvidusz-hőmérséklet fölötti hőmérsékleteken a fémötvözet homogén olvadékfázisban van, és a Ts hőmérséklet alatti hőmérsékleteken a fémötvözet teljes mértékben szilárd oldatfázisban van. A TL és Ts hőmérsékletek közötti ATSS hőmérséklet-tartományban az ötvözet olvadék- és szilárd fázisok félszilárd keveréke, a szilárd és olvadékfázisok százalékos mennyisége az emelőszabállyal határozható meg.
A 2. és 3. ábrán bemutatott egyensúlyi diagramokhoz hasonló diagramokkal sok ötvözetrendszer leírható. A jelen találmány szempontjából különleges jelentősége van az alumíniumötvözetek alkalmazásának, de más típusú ötvözetek is feldolgozhatok. (A jelen leírás szempontjából egy ötvözetre az az elem jellemző, amely abban a legnagyobb részben van jelen - így, egy alumíniumötvözet alumíniumtartalma nagyobb, mint bármilyen más elemtartalma.) A feldolgozható alumíniumötvözetekre példa az A356 ötvözet, amely névleges alumíniumtartalma mellett 7,0 t% szilíciumot és 0,3 t% magnéziumot tartalmaz; továbbá az AA6061 ötvözet, amely névleges alumíniumtartalma mellett 1,0 t% magnéziumot, 0,6 t% szilíciumot, 0,3 t% rezet és 0,2 t% krómot tartalmaz. Célszerűen szemcsefinomító adalékot adunk az ötvözethez. A szemcsefinomító anyag lehet például titán-bór keverék, amelynek alkalmazása legfeljebb 0,03 tömeg% titántartalmat eredményez az ötvözetben.
A fémötvözetben más fázisok is előfordulhatnak, amelyek az itt tárgyalt eljárások során végig szilárd állapotban maradnak. Ilyen további fázisok szándékunk ellenére is megjelenhetnek, például oxidzárványok és zárványsorok. Az ilyen további fázisok szándékosan is alkalmazhatók, például az alumínium-oxid vagy szilícium-karbid szilárdságfokozó fázisok. Az ilyen fázisok jelenléte nem akadályozza a jelen találmány alkalmazhatóságát, tekintettel arra, hogy a szilárd fázis teljes mennyisége a 20 fémötvözetben a folyadékfázis eltávolítása előtt 50 tömeg%-nál kevesebb marad és célszerűen 20-35 tömeg% között van.
Visszatérve az 1. ábrára, a 20 fémötvözetet 22 hevítéssel induló T[ hőmérsékletre hevítjük a TL likviduszhőmérséklet fölé azért, hogy olvadékot hozzunk létre.
A 20 fémötvözet hőmérsékletét ezt követően 24 hőmérséklet-csökkentéssel az induló Tj hőmérsékletről félszilárd állapotot eredményező TA hőmérsékletre csökkentjük, amely kisebb, mint a TL likvidusz-hőmérséklet és nagyobb, mint Ts szolidusz-hőmérséklet, és ATSS tartományon belül van.
A 22 hevítés és a 24 hőmérséklet-csökkentés bármilyen lehetséges és megoldható módon, bármilyen berendezés segítségével végbemehet. A 4. ábra célszerű 40 berendezést ábrázol. Ebben az esetben a 22 hevítés 42 hevítőtégelyben megy végbe, amely az olvadt ötvözetnek ellenálló anyagból készült. A 42 hevítőtégely hevíthető kemencében ellenállásfűtéssel, indukciós hevítéssel vagy bármilyen más működőképes hevítő eszközzel. A 24 hőmérséklet-csökkentés célszerűen úgy megy végbe, hogy a 44 olvadékot 42 hevítőtégelyből 46 tégelybe öntjük át.
Egy kedvező kiviteli alakban, a 46 tégely szerkezeti anyagát és szerkezeti paramétereit gondosan megválasztjuk, összhangban az olvadt 20 fémötvözet mennyiségével és típusával, ezzel lehetővé tesszük az olvadt fémötvözet pontos lehűtését a kiválasztott TA hőmérsékletre. A tervezés lényege az, hogy a 46 tégely AHC entalpiaváltozását, miközben a tégelyt kezdeti Tc hőmérsékletéről felhevítjük, egyenlőnek tekintjük az olvadt fémötvözet ΔΗΜ entalpiaváltozásával, miközben az a Tj induló hőmérsékletről a félszilárd TA hőmérsékletre lehűl. A AHC entalpiaváltozás értéke a következő integrállal számítható:
jMcCp^r, (ahol Mc a 46 tégely tömege, CP c a 46 tégely fajhője, amely általában önmagában is a hőmérséklet függvénye, és dT a hőmérséklet-változás), amelyet a 46 tégely felületén sugárzással és konvekciós áramlással távozó hőveszteséggel korrigálunk, amely az olvadt 20 ötvözetet 46 tégelybe öntése és az Fs érték, azaz a TA hőmérsékleten jelen lévő kristályos fázis kialakulása között eltelt idő alatt végbemegy. A sugárzási és konvektív hőveszteségek meghatározhatók a 46 tégely méreteiből, valamint felületi hőemissziójából és az ismert konvektív hőátadási együtthatókból. Az integrál határértékei a 46 tégely kezdeti Tc hőmérsékletéből, amely általában szobahőmérséklet, és az elérendő TA hőmérsékletből adódnak. A ΔΗΜ entalpiaváltozás értékét a következőképpen számítjuk:
\MmCpmcIT + FsMyHp, ahol Mm az olvadt fém tömege, és CP M az olvadt fém fajhője, amely általában önmagában is a hőmérséklet függvénye. Az integrálás értékei Tj-től TA-ig terjednek. A második kifejezésben az Fs a TA hőmérsékleten megszilárdult fém kristályos fázisa, amelynek mennyiségét a fázisdiagramon az emelőszabállyal határozzuk meg, továbbá HP a fémötvözet kristályosodási hője. Mindezek az értékek könnyedén meghatározhatók a rendelkezésre álló műszaki információforrásokból, például termodinamikai táblázatokból és az egyensúlyi diagram megfelelő területéből.
A félszilárd állapotot eredményező TA hőmérséklet - amelyre a fémötvözetet a 24 hőmérséklet-csökkentés során lehűtjük - ily módon történő elérése és beállítása nagyon fontos gyakorlati előnnyel jár. Nagy tömegű 20 fémötvözet magas hőmérsékletre történő pontos lehűtése ugyanis általában igen nehéz. Ha nagy tömegű 20 fémötvözetet szabályozott hőmérsékletű környezetbe, például kemencébe helyezünk, több órára van szükség ahhoz, hogy elérjük a hőegyensúlyt. Ez a jelen találmány szempontjából rendkívül előnytelen, minthogy a TA hőmérsékleten a 20 fémötvözetben megfigyelhető
HU 223 682 Bl szilárd globulitok eldurvulhatnak. A találmány szerinti megoldás alkalmazásával a 46 tégely és a 46 tégelyben lévő olvadt fém között a TA hőmérsékletű hőegyensúly néhány másodperc alatt, mindössze néhány °C pontossággal elérhető. Ez rendkívül fontos, mivel a szilárd fázis mennyiségének változása a hőmérséklettel néhány ötvözetnél igen nagy is lehet. Vagyis a TA hőmérsékletben bekövetkező kicsiny változás is nagy változást eredményez a félszilárd ötvözet szilárd fázisának mennyiségében. A jelen találmány alkalmazásával lehetővé válik a fémötvözet TA hőmérsékletének pontos beállítása és nagyon pontosan fenntartása. Ha hagyományos eljárásokat alkalmazunk, a szilárd fázis mennyiségének változása a hőmérséklettel TA hőmérsékleten alkalmasint kb. l%/°C-nak, vagy ennél kevesebbnek kell lennie, míg a jelen találmány szerint olyan 20 fémötvözetek is feldolgozhatok és önthetők, amelyekben a szilárd fázis mennyiségi változásának sebessége a hőmérséklettel TA hőmérsékleten az l%/°C-t, vagy akár a 2%/°C-t is meghaladja.
A 46 tégely olyan anyagból készült, amely ellenáll az olvadt 20 fémötvözet hatásának. Célszerűen fém oldalfala van, amelynek olvadáspontja nagyobb mint TI; és tűzálló feneke több elemből áll, amelynek szerkezetét a továbbiakban ismertetjük. A 46 tégely külső felülete célszerűen teljesen, vagy esetleg részben szigetelhető annak érdekében, hogy az eljárás során csökkentsük a hőveszteséget. Fém- 46 tégely alkalmazása elősegíti a gyors hőáramlást a hőmérsékleti egyensúly elérése érdekében, továbbá olcsóbb is. Csillámpala bevonatú acél- 46 tégely használható például alumínium 20 fémötvözetek esetében.
A 46 tégely keresztmetszetét tekintve célszerűen hengeres és 48 tengelye van. A 46 tégelyt úgy támasztjuk meg, hogy forgatható legyen 48 tengelye körül. Ha a 20 fémötvözet 44 olvadékát 42 hevítőtégelyből 46 tégelybe öntjük, a 46 tégelyt ferde szögben állíthatjuk be, ahogy azt a 4. ábrán láthatjuk. Gondoskodunk arról, hogy oly gyorsan érjük el a hőegyensúlyt a 44 olvadék és a 46 tégely fala között, amilyen gyorsan csak lehetséges. A hőegyensúly gyors elérése megvalósítható például az olvadt fém tömegének mozgatásával a 46 tégely falához viszonyítva oly módon, hogy elkerüljük állandó hőmérsékletű határréteg kialakulását az olvadt fémben, a 46 tégely fala közelében. Friss, forró 44 olvadékot hozunk folyamatosan kapcsolatba a 46 tégely falával, megszüntetve a melegpontokat és a hidegpontokat a fémben, így a hőegyensúly a 44 olvadék és a 46 tégely között gyorsan fellép. Az olvadt fémet többféleképpen is mozgathatjuk a 46 tégely falához viszonyítva, e módszerek mindegyike olyan, hogy elősegíti a hőegyensúly gyors elérését. A mozgatás egyik módja, hogy a 46 tégelyt tengelye körül forgatjuk, míg ezzel egyidejűleg akár meg is dönthetjük, vagy függőlegesen hagyhatjuk. Örvénylő, vagy hasonló mozgás kialakítása előnyös a 44 olvadékban, mivel megakadályozza a megszilárduló fém feltapadását a 46 tégely falára. Az ilyen örvénylő mozgás elérhető a ferdén beállított 48 tengely előrehaladó mozgatásával, továbbá úgy is, hogy a henger 48 tengelyét olyan központ körül forgatjuk, amely a henger 48 tengelyén oldalt kívül esik, továbbá úgy is, hogy a henger 48 tengelyét egy olyan pálya mentén mozgatjuk, amely a henger 48 tengelyére merőleges síkban fekszik, továbbá úgy, hogy periodikusan változtatjuk a megdöntött 46 tégely dőlésszögét, vagy bármilyen más alkalmas mozgással. Más megoldás szerint kaparóvassal lekaparhatjuk a 46 tégely belsejére tapadt megszilárduló fázist. Bármely ismertetett megoldást választjuk, a félszilárd állapotot eredményező egyensúlyi TA hőmérséklet mind a 44 olvadékban, mind pedig a 46 tégelyben néhány másodpercen belül, a legrosszabb esetben az átöntésig beáll.
Miután a 44 olvadékot beleöntöttük a 46 tégelybe és elértük az egyensúlyi TA hőmérsékletet, a TA hőmérsékleten elegendő idejű 26 hőntartást végzünk ahhoz, hogy a 20 fémötvözet 44 olvadékában félszilárd fázisösszetétel alakuljon ki, amely olvadékfázisban szétoszlatott globulitos szilárd fázis. A 26 hőntartás ideje előnyösen 1 másodperc és 5 perc között van (célszerűen nem több mint 2 perc), amely elsősorban a 20 fémötvözet kinetikai viszonyaitól függ. A feltalálók felfigyeltek arra, hogy tipikus alumíniumötvözetek esetében a szükséges idő mindössze néhány másodperc, és ezalatt a félszilárd fázisállapotot még a következő eljárási lépés előtt el is érjük. Gyakorlatilag nincs szükség számottevő késleltetésre az eljárás során.
Célszerűen 28 olvadékeltávolítást végzünk, vagyis az olvadékfázis egy részét eltávolítjuk a félszilárd 20 fémötvözetből (1. ábra). A 28 olvadékeltávolítás célszerűen az 5-6. ábrákon ábrázolt módon megy végbe. A 46 tégely tömör 50 fenékkel van kialakítva, amelyen 52 nyílás van. Abban a berendezésben, amelyet alumíniumötvözetek feldolgozására készítettünk, az 52 nyílás átmérője 10 mm körüli. Porózus anyagból lévő 54 dugót helyeztünk az 52 nyílásba. 56 eltávolítható zárólap helyezkedik el a porózus 54 dugó alatt. Az 56 eltávolítható zárólap 57 tömítésből és olyan 58 acéllemezből áll, amely a 46 tégelyről 59 sarokpánttal lehajtható. Az 57 tömítés tűzálló nemezből, például Kaowool® - vagy grafitnemezből készült.
A porózus 54 dugó porózus anyagát úgy választjuk meg, hogy a TA hőmérsékleten a 20 fémötvözet olvadékfázisa lassan átfolyhasson rajta, de úgy, hogy a 20 fémötvözetben a TA hőmérsékleten jelen lévő szilárd fázis ne hatolhasson rajta át. Alumíniumötvözetek esetében a porózus anyag célszerűen habosított kerámiaszűrő, amelynek pórussűrűsége 1,5-4,5 pórus/cm2, vagy drótháló szűrő, amelynek nyílásmérete 1 mm körül van.
Amikor a fémet átöntjük a 42 hevítőtégelyből a 46 tégelybe, az 56 eltávolítható zárólap lezárja porózus 54 dugót. A 46 tégelyt ezt követően megdöntjük úgy, hogy 48 tengelye függőlegesen áll, miközben az 56 eltávolítható zárólap még a helyén van, ahogy az 5. ábrán látható. Az 56 eltávolítható zárólapot ezek után lehajtjuk úgy, hogy az olvadék átfolyhat a porózus 54 dugón, ahogy az a 6. ábrán látható, és szintje a szilárd fázis szintje alá csökken. Ha az olvadékot a 46 tégelyből helyzeti energiája következtében hagyjuk kifolyni, akkor tekintet nélkül a 20 fémötvözetnek az olvadékeltá7
HU 223 682 Bl volítása előtti szilárdfázis-tartalmára, a visszamaradó szilárd betétet lényegében az eredetileg kb. 45 tömeg%-nyi szilárd fázis alkotja, és az elegy összefüggő tömeget képez.
A 7. ábra a fémötvözet félszilárd szerkezetét mutatja be a 26 hőntartás befejeztével, mielőtt némi folyadékfázist eltávolítottunk volna a 20 fémötvözetből, míg a 8. ábra a 20 fémötvözet félszilárd, szilárd fáziselemekben dúsult szerkezetét mutatja be a 28 olvadékeltávolítás befejeztével, miután némi folyadékfázist eltávolítottunk belőle. Mindkét esetben nem dendrites, globulitos 60 szilárd fázis van eloszlatva 62 olvadékfázisban. A különbség az, hogy a 60 szilárd fázis százalékos mennyisége kezdetben kisebb (7. ábra), majd ezt követően a 62 olvadékfázis eltávolítása révén megnő (8. ábra). A 20 fémötvözet, amelyet állandó TA hőmérsékleten tartunk, ennélfogva anélkül koncentrálódik a 26 hőntartás során jelen lévő 60 szilárd fázis mennyiségéhez viszonyítva, hogy a 20 fémötvözet hőmérséklete megváltozna.
A félszilárd 20 fémötvözetnek célszerűen kevesebb mint 50%-a, még célszerűbben 20-35%-a 60 szilárd fázis a 26 hőntartás befejeztével. Ez a viszonylag alacsony 60 szilárd fázis tömegarány biztosítja azt, ahogy a 60 szilárd fázis kiadós mennyiségű 62 folyadékfázissal van körülvéve úgy, hogy a 60 szilárd fázis mennyisége növekedhet, és előnyös, finomszemcsés globulitos struktúrává alakulhat. A 60 szilárd fázis tömegaránya a szilárd fázisban dúsult félszilárd rendszerben 35-55 tömeg%-ig, még célszerűbben 45 tömeg%-ig nőhet a 28 olvadékeltávolítás alkalmával.
Az előző bekezdésben tárgyalt 60 szilárd fázis mennyiségének meghatározásában speciális eljárást alkalmazunk. Először a T( induló hőmérséklet értékét vesszük fel, és a Tj-TL értéket számítjuk. Egyenértékű indulási T]mode11 hőmérséklettel számolunk: 660 °C (TA|oiv)+(Ti-TL). Kiszámítjuk a feldolgozandó alumínium mennyiségével egyenlő tömegű tiszta alumíniummennyiség túlhevítéséből származó, T]modell-től 660 °C-ig történő hűlés folyamán felszabaduló hőmennyiséget. A hevített 46 tégely entalpiájának változását is kiszámítjuk a kezdeti Tc hőmérsékletétől (általában szobahőmérséklet) 660 °C-ig, és korrigáljuk azzal a hőveszteséggel, amely a 46 tégely felületén az alatt az idő alatt távozik, amíg az olvadt 20 fémötvözet 44 olvadéka a 46 tégelyben van. A tiszta alumínium latens olvadáshőjét felhasználva entalpia-egyensúllyal számolunk, hogy kiszámítsuk a tiszta alumínium szilárd fázisának mennyiségét, amely ez után az idő után kialakult. Az eljárás céljának megfelelően ezt a mennyiséget egyenlőnek tekintjük a kezdeti hűtés során a 20 fémötvözetben kialakult szilárd fázis mennyiségével. Az olvadék leengedése után a szilárd fázis tömegének aránya a félszilárd tömegben meghatározható az eltávolított olvadék tömegének és az eredetileg jelen lévő 44 olvadék teljes tömegének összehasonlításával. Az egyes fázisok térfogataránya meghatározható a tömegarányból, a szilárd fázis és az olvadék sűrűségek felhasználásával. A szilárd fázis sűrűsége 2,65 g/cm3, és az olvadék sűrűsége 2,3 g/cm3.
A 28 olvadékeltávolítás eredményeként a 20 fémötvözet összetétele megváltozik, mivel a folyadékfázis vagy dúsulatlan (ha a 3. ábrán látható likviduszgörbe pozitív dőlésirányú), dúsult (ha a 2. ábrán látható likviduszgörbe dőlése negatív) oldott elemekben. Ha szükséges, akkor az eredeti összetételt változtatjuk, hogy kompenzáljuk ezt a változást. Például olyan feltételek között, ahol 30%-nyi szilárd fázis alakul ki, és annyi olvadékot távolítottuk el, hogy 45% szilárd fázist kapjunk, ott 8% szilíciumtartalmú alumíniumötvözetet alkalmaztunk ahhoz, hogy egy olyan végterméket kapjunk, amely 7% szilíciumtartalmú.
A 60 szilárd fázis ilyen tömegarányánál, a 20 fémötvözet 64 önhordó tömeggé válik, ahogy az a 9. ábrán látható. Mondhatjuk, hogy a 64 önhordó tömeg viselkedése elég hasonló egy olyan szilárd tömegéhez, amelyet eltávolíthatunk a 46 tégelyből, és kezelhetünk anélkül, hogy szétesne. A 64 önhordó tömeget ezt követően azonnal felhasználhatjuk további feldolgozóeljárásokban. A 64 önhordó tömeg ezenkívül tovább hűthető, hogy növeljük a szilárd fázis mennyiségét, amely a soron következő munkafázis előtt növeli a 64 önhordó tömeg merevségét. További alternatíva az, hogy a 64 önhordó tömeget tovább hűtjük úgy, hogy a maradék olvadékfázis megszilárduljon, és később félszilárd tartományba újrahevíthessük a tömeget a további felhasználáshoz.
A 20 fémötvözetet ezt követően 30 alakításnak vethetjük alá (1. ábra). A célszerű 30 alakítási eljárás a nagynyomású nyomásos öntés, amelynek során olyan berendezést alkalmazhatunk, amelyet a 10. ábrán mutatunk be. A 64 önhordó tömeget 70 szerszámhengerbe helyezzük, amelyben egyrészt 72 dugattyú, másrészt 74 csatorna van, amely 76 szerszámba torkollik. A 76 szerszám üregének 78 belső felülete 80 formaüreget határol, ami a kialakítandó öntvény alakjának felel meg. A 72 dugattyú mozgatásával (a 10. ábrán jobb felé) a 64 önhordó tömeget benyomjuk a 80 formaüregbe. A nagynyomású öntést Ts szolidusz-hőmérséklet fölött és TL hőmérséklet alatt hajtjuk végre, célszerűen TA hőmérsékleten. A 80 formaüregbe juttatott fémet hagyjuk Ts szolidusz-hőmérséklet alá, általában szobahőmérsékletre hűlni, és ezzel befejezzük a gyártást. Más alakítási eljárások - például sajtolás - is alkalmazhatóak.
Néhány kiviteli példával mutatjuk be a találmány alkalmazását. Mindazonáltal a példák semmiféleképpen sem korlátozzák a találmány oltalmi körét.
1. példa
A fent leírt berendezés és eljárás alkalmazásával A356 alumíniumötvözetet félszilárd állapotba hoztunk. 660 °C-os, kb. 2,8 kg A356 ötvözetet szoba-hőmérsékletű (25 °C) 46 tégelybe öntöttünk. (Kb. 0,01% titán szemcsefinomítót adalékoltunk az A356 ötvözethez 5:1 arányban titánt, illetve bőrt tartalmazó szemcsefinomító rúd formájában.) A 46 tégely belső átmérője 9 cm, hossza 25 cm volt. A 46 tégely 16-os acélcső volt, amelynek súlya 956 g. A fémet 60 másodpercen át örvénylésnek tettük ki a 46 tégelyben, majd ezt követően az 56 eltávolítható zárólapot eltávolítottuk, és
HU 223 682 Bl hagytuk, hogy az olvadék 45 másodpercig folyjon kifelé. A szabadon álló szilárd terméket ezután eltávolítottuk a 46 tégelyből és megmértük. Ezt a tesztet háromszor megismételtük három friss A356 ötvözetadagon. A teszt tömegmérleg-eredményei a következőképpen alakultak.
1. táblázat Tömegmérleg
Teszt Termék tömege, g Átszűrt tömeg, g Kihozatal, % Teljes tömeg, g Szilárd tömeg, %
1. 1979 860 70 2839 45
2. 2002 810 71 2812 45
3. 2078 730 74 2808 43
A kiindulási fémötvözet kémiai összetételeit, továbbá a termék és az átszűrt anyag kémiai összetételeit optikai emissziós spektroszkópiával határoztuk meg. Annak érdekében, hogy az elemzéshez megfelelő mintákat nyerjünk, a termékeket és a szüredékeket újraol15 vasztottuk, és a mintákat korongformába öntöttük. Az eredmények a következők voltak.
2. táblázat Összetétel (tömeg%)
Teszt Kiinduló összetétel Termék Szüredék
1. 2. 3. 1. 2. 3. 1. 2. 3.
Si 7,26 7,18 6,91 6,36 6,43 6,52 8,58 8,72 8,83
Mg 0,37 0,37 0,35 0,32 0,32 0,33 0,44 0,44 0,46
Fe 0,045 0,045 0,044 0,040 0,041 0,043 0,056 0,057 0,059
Ti 0,14 0,13 0,15 0,16 0,16 0,15 0,073 0,068 0,063 1
2. példa
Az 1. példát megismételtük, azzal a különbséggel, hogy AA6061 ötvözetet alkalmaztunk (ugyanolyan szemcsefinomító hozzáadásával, mint az 1. példában) és az ötvözetet 700 °C-ra hevítettük átöntés előtt. Az eredmények a következőképpen alakultak.
3. táblázat Tömegmérleg
Teszt Termék tömege, g Átszűrt tömeg, g Kihozatal, % Teljes tömeg, g Szilárd tömeg, %
4. 2101 640 77 2741 43
5. 2045 720 74 2765 41
6. 2200 670 77 2870 41
4. táblázat Összetétel (tömeg%)
Teszt Kiinduló összetétel Termék Szüredék
4. 5. 6. 4. 5. 6. 4. 5. 6.
Si 0,51 0,51 0,51 0,45 0,44 0,48 0,73 0,63 0,68
Mg 0,88 0,90 0,90 0,80 0,81 0,87 1,12 1,03 1,09
Fe 0,15 0,16 0,15 0,14 0,13 0,15 0,22 0,20 0,21
Cu 0,23 0,23 0,21 0,21 0,20 0,20 0,30 0,28 0,29
Ti 0,17 0,18 0,18 0,19 0,20 0,20 0,029 0,073 0,042
HU 223 682 Bl
A 2. és 4. táblázatban látható eredmények azt az általános módszert mutatják be, amellyel módosított ötvözet-összetétel határozható meg úgy, hogy - a leírásban és a példákban is ismertetett, találmány szerinti eljárást alkalmazva - az eredményül kapott termék a kívánt alapötvözet-összetételű legyen. A 2. táblázatban, az 1. tesztben a kiindulási anyag szilíciumtartalma 7,26%, és az eredményül kapott termék szilíciumtartalma 6,36% volt. Ez azt jelenti, hogy a szilíciumtartalom mintegy 0,9%-kal csökkent a kiinduló összetételtől a végtermékig. Ahhoz, hogy olyan terméket állítsunk elő, amelynek szilíciumtartalma 7,26%, olyan módosított ötvözet-összetételből kell kiindulnunk, amelynek szilíciumtartalma 7,26+0,9 tömeg% vagyis 8,16 tömeg% körüli.
Hasonló számítást alkalmazhatunk más elemekre is. Az elemek némelyikének százalékos aránya csökken a kiindulási összetételtől a végtermék felé, míg más elemek tartalma, például a titáné, ebben az esetben nő. Ez az egyszerű számítási példa az ötvözet összetételének lineáris változását feltételezi. Hogy pontosabbak legyünk, a példák szerinti eljárásokat meg lehetne ismételni módosított ötvözet-összetételekkel, mint kiinduló anyaggal, és a végterméket analizálni kellene ahhoz, hogy meghatározzuk, vajon a lineáris számítás megfelelően pontos volt-e. Ez azt jelenti, hogy az eljárást rekurzív módon kell végrehajtani. Mindazonáltal sok esetben egyetlen eljárás, például a példákban ismertetett eljárás során is eléggé pontosan a módosított ötvözet kívánt összetételét nyerjük.

Claims (27)

1. Eljárás félszilárd állapotú fémötvözet feldolgozására, amelynek likvidusz-hőmérséklete és szoliduszhőmérséklete eltérő, azzal jellemezve, hogy az eljárás során:
a fémötvözet likvidusz-hőmérséklete (TL) és szolidusz-hőmérséklete (Ts) között félszilárd tartománnyal rendelkező fémötvözetet készítünk, a fémötvözet hőmérsékletét likvidusz-hőmérséklete (TL) fölötti induló hőmérsékletre (TL) hevítjük, ahol a fémötvözetet teljesen megolvasztjuk, az induló hőmérsékletéről (T() a fémötvözet hőmérsékletét likvidusz-hőmérséklete (TL) és szolidusz-hőmérséklete (Ts) közötti félszilárd állapotot eredményező hőmérsékletre (TA) csökkentjük, valamint a fémötvözetet t ideig a félszilárd állapotot eredményező hőmérsékleten (TA) tartjuk, ahol gömb alakú szilárd fáziselemek oszlanak el a folyadékfázisban, és ezzel félszilárd fázisállapotot hozunk létre a fémötvözetben, valamint a folyadékfázis egy részének eltávolításával szilárd fázisban dúsult félszilárd fázisállapotot hozunk létre az ötvözetben, és a félszilárd fázisállapotú, szilárd fázisban dúsult fémötvözetet formába öntjük.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a félszilárd fázisállapotú fémötvözet folyadékfázisának legalább egy részét úgy távolítjuk el, hogy a folyadékfázis fürdőszintjét a folyadékfázis leengedésével csökkentjük, és ezzel szilárd fázisban dúsult félszilárd fázisállapotú fémötvözetet hozunk létre.
3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a félszilárd állapotot eredményező hőmérsékleten (TA) a fémötvözet szilárd fázisának változása a hőmérséklet függvényében nagyobb mint 2 t%/°C.
4. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy fémötvözetként alumíniumötvözetet alkalmazunk.
5. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fémötvözetet szilárd fázisállapotú javítófázissal keverjük össze.
6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az induló hőmérséklet (Tf) csökkentése során:
a fémötvözetet a szolidusz-hőmérséklet (Ts) alatti hőmérsékleten lévő tégelybe öntjük, majd a fémötvözetet és a tégelyt a fémötvözet likviduszhőmérséklete (TL) és szolidusz-hőmérséklete (Ts) közötti félszilárd állapotot eredményező hőmérsékleten (TA) hőegyensúlyba hagyjuk kerülni.
7. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az induló hőmérséklet (Tj) csökkentése során a fémötvözetet tégelybe öntjük, és a tégelyben lévő fémötvözetet az átöntés folyamán örvénylésnek tesszük ki.
8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fémötvözetet a félszilárd állapotot eredményező hőmérsékleten (TA) 1 másodperc és 5 perc közötti ideig tartjuk.
9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a folyadékfázis egy részének eltávolítása során a félszilárd fázis-összetételű fémötvözetet egy szűrővel érintkeztetjük, majd a folyadékfázis egy részét a szűrőn leszűrjük.
10. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a folyadékfázis eltávolítása előtt a félszilárd fázis-összetételű ötvözetben kevesebb mint 50 t% szilárd fázist képezünk, és a folyadékfázis eltávolítása során a folyadékfázis eltávolítását addig folytatjuk, amíg a szilárd fáziselemekben dúsult, félszilárd fázisállapotú ötvözetben 35-55 t% szilárd fázisösszetételt érünk el.
11. A 10. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szilárd fáziselemekben dúsult félszilárd fázisállapotú ötvözetként önhordó tömeget hozunk létre.
12. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a folyadékfázis eltávolítása előtt a félszilárd fázis-összetételű ötvözetben 20-35 t% szilárd fázist képezünk, és a folyadékfázis eltávolítása során a folyadékfázis eltávolítását addig folytatjuk, amíg a szilárd fáziselemekben dúsult, félszilárd fázisállapotú ötvözetben 45 t% szilárd fázisösszetételt érünk el.
HU 223 682 Bl
13. Az 1-12. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a formaöntés során a félszilárd fázis-összetételű, szilárd alkotókban dúsult fémötvözetet öntőgépbe helyezzük, és a szilárd alkotókban dúsult félszilárd fázis-összetételű fémötvözetet formába öntjük.
14. Az 1-13. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a folyadékfázis egy részének eltávolítását követően, de az öntvény létrehozását megelőzően, a szilárd alkotókban dúsult félszilárd fázis-összetételű fémötvözet hőmérsékletét csökkentjük, és ezzel növeljük a szilárd fáziselemek térfogatarányát.
15. Eljárás félszilárd állapotú fémötvözet feldolgozására, amelynek likvidusz-hőmérséklete és szoliduszhőmérséklete eltérő, azzal jellemezve, hogy az eljárás során:
a fémötvözet likvidusz-hőmérséklete (TL) és szolidusz-hőmérséklete (Ts) közötti félszilárd tartománnyal rendelkező fémötvözetet készítünk, a fémötvözet hőmérsékletét likvidusz-hőmérséklete (TL) fölötti induló hőmérsékletre (Tj) hevítjük, az induló hőmérsékletéről (Tj) a fémötvözet hőmérsékletét likvidusz-hőmérséklete (TL) és szolidusz-hőmérséklete (Ts) közötti félszilárd állapotot eredményező hőmérsékletre (TA) csökkentjük, és a hőmérséklet csökkentése során a fémötvözetet a szolidusz-hőmérséklet (Ts) alatti hőmérsékleten lévő tégelybe öntjük, majd a fémötvözetet és a tégelyt a fémötvözet likvidusz-hőmérséklete (TL) és szolidusz-hőmérséklete (Ts) közötti félszilárd állapotot eredményező hőmérsékleten (TA) hőegyensúlyba hozzuk, és a fémötvözetet t ideig a félszilárd állapotot eredményező hőmérsékleten (TA) tartjuk, ahol gömb alakú szilárd fáziselemek oszlanak el folyadékfázisban, és ezzel félszilárd fázisállapotot hozunk létre a fémötvözetben.
16. A 15. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy előre meghatározott hőtartalmú és kezdeti hőmérsékletű tégelyt alkalmazunk, valamint előre meghatározott mennyiségű fémötvözetet hevítünk likviduszhőmérséklete (TL) fölötti, előre meghatározott induló hőmérsékletre (Tj), továbbá az előre meghatározott induló hőmérsékletet (Ij), fémötvözet-mennyiséget, hőtartalmat és kezdeti hőmérsékletet úgy választjuk meg, hogy a hőegyensúly félszilárd állapotot eredményező hőmérsékletét (TA) a likvidusz-hőmérséklet (TL) és a szolidusz-hőmérséklet (Ts) között érjük el.
17. A 15. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy félszilárd állapotot eredményező hőmérsékleten (TA) a fémötvözet szilárd fázisának változását 2 t%/°C sebességűre állítjuk be.
18. A 15-17. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy fémötvözetként alumíniumötvözetet alkalmazunk.
19. A 15-18. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fémötvözetet szilárd fázisállapotú javító fázissal keverjük össze.
20. A 15-19. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az induló hőmérséklet (Tj) csökkentése során a fémötvözetet tégelybe öntjük, és a tégelyben lévő fémötvözetet az átöntés folyamán örvénylésnek tesszük ki.
21. A 15-20. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fémötvözetet a félszilárd állapotot eredményező hőmérsékleten (TA) 1 másodperc és 5 perc közötti ideig tartjuk.
22. A 15-21. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fémötvözet félszilárd állapotot eredményező hőmérsékleten (TA) történő hőntartását követően a szilárd fáziselemekben dúsult félszilárd fázisállapotú fémötvözetet formába öntjük.
23. A 15-22. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fémötvözet félszilárd állapotot eredményező hőmérsékleten (TA) történő hőntartását követően a szilárd fáziselemekben dúsult félszilárd fázisállapotú fémötvözetet öntőgépbe helyezzük, és a szilárd alkotókban dúsult félszilárd fázis-összetételű fémötvözetet formába öntjük.
24. A 15-23. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fémötvözet félszilárd állapotot eredményező hőmérsékleten (TA) történő hőntartását követően a fémötvözet félszilárd fázisösszetételében jelen lévő folyadékfázis egy részét eltávolítjuk, és ezzel szilárd fáziselemekben dúsult félszilárd fázisösszetételű fémötvözetet hozunk létre úgy, hogy a félszilárd fázis-összetételű fémötvözetet szűrővel érintkeztetjük, majd a folyadékfázis egy részét a szűrőn leszűrjük.
25. A 24. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a folyadékfázis eltávolítása előtt a félszilárd fázis-összetételű ötvözetben kevesebb mint 50 t% szilárd fázist képezünk, és a folyadékfázis eltávolítása során a folyadékfázis eltávolítását addig folytatjuk, amíg a szilárd fáziselemekben dúsult, félszilárd fázisállapotú ötvözetben 35-55 t% szilárd fázisösszetételt érünk el.
26. A 24-25. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szilárd fáziselemekben dúsult félszilárd fázisállapotú ötvözetként önhordó tömeget hozunk létre.
27. A 24-25. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a folyadékfázis eltávolítása előtt a félszilárd fázis-összetételű ötvözetben kevesebb mint 20-35 t% szilárd fázist képezünk, és a folyadékfázis eltávolítása során a folyadékfázis eltávolítását addig folytatjuk, amíg a szilárd fáziselemekben dúsult, félszilárd fázisállapotú ötvözetben 45 t% szilárd fázisösszetételt érünk el.
HU0201843A 1999-07-26 2000-07-26 Eljárás félszilárd állapotú fémötvözet feldolgozására HU223682B1 (hu)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/361,336 US6428636B2 (en) 1999-07-26 1999-07-26 Semi-solid concentration processing of metallic alloys
PCT/CA2000/000872 WO2001007672A1 (en) 1999-07-26 2000-07-26 Semi-solid concentration processing of metallic alloys

Publications (2)

Publication Number Publication Date
HUP0201843A2 HUP0201843A2 (en) 2002-09-28
HU223682B1 true HU223682B1 (hu) 2004-12-28

Family

ID=23421631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU0201843A HU223682B1 (hu) 1999-07-26 2000-07-26 Eljárás félszilárd állapotú fémötvözet feldolgozására

Country Status (15)

Country Link
US (2) US6428636B2 (hu)
EP (1) EP1204775B1 (hu)
JP (1) JP5010080B2 (hu)
KR (1) KR100683365B1 (hu)
CN (2) CN1748904A (hu)
AT (1) ATE239099T1 (hu)
AU (1) AU776295B2 (hu)
BR (1) BR0012780A (hu)
CA (1) CA2379809C (hu)
CZ (1) CZ2002213A3 (hu)
DE (1) DE60002474T2 (hu)
ES (1) ES2192537T3 (hu)
HU (1) HU223682B1 (hu)
MX (1) MXPA02000854A (hu)
WO (1) WO2001007672A1 (hu)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6428636B2 (en) * 1999-07-26 2002-08-06 Alcan International, Ltd. Semi-solid concentration processing of metallic alloys
EP1358956A1 (de) * 2002-04-24 2003-11-05 Alcan Technology & Management Ltd. Verfahren zur Verarbeitung einer Metalllegierung zu einem teilfesten/teilflussigen Formkörper
US6892790B2 (en) 2002-06-13 2005-05-17 Husky Injection Molding Systems Ltd. Process for injection molding semi-solid alloys
NZ520369A (en) * 2002-07-22 2005-03-24 Titanox Dev Ltd A separation process for producing titanium rich powder from metal matrix composite
JP3549054B2 (ja) * 2002-09-25 2004-08-04 俊杓 洪 固液共存状態金属材料の製造方法、その装置、半凝固金属スラリの製造方法およびその装置
JP3549055B2 (ja) * 2002-09-25 2004-08-04 俊杓 洪 固液共存状態金属材料成形用ダイカスト方法、その装置、半凝固成形用ダイカスト方法およびその装置
US6805189B2 (en) * 2002-10-30 2004-10-19 Howmet Research Corporation Die casting
JP3630327B2 (ja) * 2003-07-15 2005-03-16 俊杓 洪 固液共存状態金属スラリの製造装置
DE102005043630A1 (de) * 2005-09-13 2007-03-22 Federal-Mogul Sealing Systems Gmbh Metallische Flachdichtung
US20080060779A1 (en) * 2006-09-13 2008-03-13 Kopper Adam E Sod, slurry-on-demand, casting method and charge
US20100024927A1 (en) * 2007-02-06 2010-02-04 Syuichi Shikai Process and apparatus for producing semi-solidified slurry of iron alloy
SE530892C2 (sv) * 2007-06-01 2008-10-07 Skf Ab En lagerkomponent för ett rullningslager eller ett glidlager
US8147585B2 (en) 2008-09-17 2012-04-03 Cool Polymers, Inc. Multi-component composition metal injection molding
WO2010107859A2 (en) * 2009-03-19 2010-09-23 Massachusetts Institute Of Technology Method of refining the grain structure of alloys
ES2632181T3 (es) * 2011-06-16 2017-09-11 Cie Automotive, S.A. Dispositivo y procedimiento de obtención de lodos semisólidos
CN103480829B (zh) * 2012-06-12 2016-04-13 东芝机械株式会社 半凝固金属及其制造装置和制造方法
JP5956838B2 (ja) * 2012-06-12 2016-07-27 東芝機械株式会社 半凝固金属の製造装置及び製造方法
JP5828602B2 (ja) * 2014-03-31 2015-12-09 アイダエンジニアリング株式会社 半凝固金属材料のプレス成形方法及びプレス成形システム
CN104233128B (zh) * 2014-05-29 2017-02-15 华东理工大学 一种适用于铸造铝合金触变成形的二次加热方法
CN104084545B (zh) * 2014-07-25 2016-05-11 无锡职业技术学院 一种铸造Mg-Al合金液态熔体/半固态熔体混液变质方法
KR102482527B1 (ko) * 2015-12-18 2022-12-29 삼성전자주식회사 시리얼 인터페이스를 사용하는 저장 장치의 작동 방법과 이를 포함하는 데이터 처리 시스템의 작동 방법
US10357822B2 (en) * 2017-03-29 2019-07-23 The Boeing Company Titanium-copper-iron alloy and associated thixoforming method
US20180281055A1 (en) * 2017-03-29 2018-10-04 The Boeing Company Titanium-Cobalt Alloy And Associated Thixoforming Method
CN107988496B (zh) * 2017-12-19 2023-04-07 中铁建电气化局集团康远新材料有限公司 一种铜基非晶合金在线连续半固态处理设备及其处理方法
CN109588013B (zh) * 2018-12-14 2020-03-03 珠海市润星泰电器有限公司 一种半固态压铸散热机壳
CN109622909B (zh) * 2019-01-28 2021-01-15 深圳市银宝山新压铸科技有限公司 一种高固相半固态减震塔的成型方法
CN111360214B (zh) * 2020-05-15 2020-11-13 浙大宁波理工学院 低熔点合金半固态熔体制备工艺

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3537695A (en) 1968-01-19 1970-11-03 Reynolds Metals Co Apparatus for centrifuging
US3840364A (en) 1972-01-28 1974-10-08 Massachusetts Inst Technology Methods of refining metal alloys
US4106956A (en) 1975-04-02 1978-08-15 Societe De Vente De L'aluminium Pechiney Method of treating metal alloys to work them in the state of a liquid phase-solid phase mixture which retains its solid form
US4345637A (en) * 1977-11-21 1982-08-24 Massachusetts Institute Of Technology Method for forming high fraction solid compositions by die casting
JPS54155103A (en) 1978-03-08 1979-12-06 Massachusetts Inst Technology Refining of metal composition
JPS5623669U (hu) * 1979-07-31 1981-03-03
US4694881A (en) * 1981-12-01 1987-09-22 The Dow Chemical Company Method for making thixotropic materials
DE3664487D1 (en) 1985-04-19 1989-08-24 Nat Res Dev Metal forming
JP3211754B2 (ja) 1996-11-28 2001-09-25 宇部興産株式会社 半溶融成形用金属の製造装置
FR2634677B1 (fr) 1988-07-07 1990-09-21 Pechiney Aluminium Procede de fabrication par coulee continue de produits metalliques thixotropes
IT1229029B (it) 1989-04-14 1991-07-12 Polvara Maria Crosti Giovanni Processo per la produzione di leghe di alluminio colate allo stato semiliquido, nonche' impianto per la sua attuazione.
JPH0488133A (ja) * 1990-08-01 1992-03-23 Leotec:Kk 半凝固金属の保持方法
JPH0488136A (ja) * 1990-08-01 1992-03-23 Leotec:Kk 半凝固金属の保持方法
JP2767531B2 (ja) * 1993-05-17 1998-06-18 本田技研工業株式会社 鋳造方法
JP2582037B2 (ja) * 1993-11-29 1997-02-19 本田技研工業株式会社 鋳造方法
JP3049648B2 (ja) 1993-12-13 2000-06-05 日立金属株式会社 加圧成形方法および加圧成形機
US5501266A (en) * 1994-06-14 1996-03-26 Cornell Research Foundation, Inc. Method and apparatus for injection molding of semi-solid metals
JP3216685B2 (ja) * 1994-09-30 2001-10-09 宇部興産株式会社 半溶融金属の成形方法
NO950843L (no) 1994-09-09 1996-03-11 Ube Industries Fremgangsmåte for behandling av metall i halvfast tilstand og fremgangsmåte for stöping av metallbarrer til bruk i denne fremgangsmåte
JP3216684B2 (ja) * 1994-09-09 2001-10-09 宇部興産株式会社 半溶融金属の成形方法
JPH08132209A (ja) * 1994-11-10 1996-05-28 Hitachi Metals Ltd 半溶融成形方法および半溶融成形装置
JP3474017B2 (ja) 1994-12-28 2003-12-08 株式会社アーレスティ 鋳造用金属スラリーの製造方法
EP0733421B1 (en) 1995-03-22 2000-09-06 Hitachi Metals, Ltd. Die casting method
US6769473B1 (en) 1995-05-29 2004-08-03 Ube Industries, Ltd. Method of shaping semisolid metals
CA2177455C (en) 1995-05-29 2007-07-03 Mitsuru Adachi Method and apparatus for shaping semisolid metals
JP3473214B2 (ja) * 1995-09-26 2003-12-02 宇部興産株式会社 半溶融金属の成形方法
IT1278230B1 (it) 1995-05-31 1997-11-17 Reynolds Wheels Spa Metodo per portare masselli in lega di alluminio quali lingotti, billette e simili allo stato semisolido-semiliquido atto a consentire
JP3817786B2 (ja) * 1995-09-01 2006-09-06 Ｔｋｊ株式会社 合金製品の製造方法及び装置
FR2746414B1 (fr) 1996-03-20 1998-04-30 Pechiney Aluminium Alliage thixotrope aluminium-silicium-cuivre pour mise en forme a l'etat semi-solide
CA2220357A1 (en) 1996-11-08 1998-05-08 Ube Industries, Ltd. Method of shaping semisolid metals
US5832982A (en) * 1997-01-29 1998-11-10 Williams International Co., L.L.C. Metal forming process
ATE283130T1 (de) 1998-01-20 2004-12-15 Honda Motor Co Ltd Verfahren und vorrichtung zur herstellung halbfester metalle
US6428636B2 (en) 1999-07-26 2002-08-06 Alcan International, Ltd. Semi-solid concentration processing of metallic alloys

Also Published As

Publication number Publication date
MXPA02000854A (es) 2002-07-30
CN1231607C (zh) 2005-12-14
HUP0201843A2 (en) 2002-09-28
AU776295B2 (en) 2004-09-02
US20020189724A1 (en) 2002-12-19
US6428636B2 (en) 2002-08-06
US20020007883A1 (en) 2002-01-24
US7140419B2 (en) 2006-11-28
WO2001007672A1 (en) 2001-02-01
ATE239099T1 (de) 2003-05-15
CA2379809A1 (en) 2001-02-01
JP2003505251A (ja) 2003-02-12
KR100683365B1 (ko) 2007-02-15
AU6418800A (en) 2001-02-13
ES2192537T3 (es) 2003-10-16
BR0012780A (pt) 2002-05-07
EP1204775B1 (en) 2003-05-02
EP1204775A1 (en) 2002-05-15
JP5010080B2 (ja) 2012-08-29
DE60002474T2 (de) 2004-02-19
CN1376212A (zh) 2002-10-23
CN1748904A (zh) 2006-03-22
KR20020039325A (ko) 2002-05-25
DE60002474D1 (de) 2003-06-05
CZ2002213A3 (cs) 2003-01-15
CA2379809C (en) 2005-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
HU223682B1 (hu) Eljárás félszilárd állapotú fémötvözet feldolgozására
KR101342297B1 (ko) 액체-고체 금속 합성물을 제조하기 위한 장치 및 방법
EP0701002A1 (en) Process for moulding aluminium- or magnesiumalloys in semi-solidified state
EP0841406B1 (en) Method of shaping semisolid metals
US5143564A (en) Low porosity, fine grain sized strontium-treated magnesium alloy castings
CA2517704C (en) Process and apparatus for preparing a metal alloy
Gencalp et al. Effects of Low-Frequency Mechanical Vibration and Casting Temperatures on Microstructure of Semisolid AlSi 8 Cu 3 Fe Alloy
JP3246363B2 (ja) 半溶融金属の成形方法
JPH09137239A (ja) 半溶融金属の成形方法
JP3246273B2 (ja) 半溶融金属の成形方法
JP2003183756A (ja) 半凝固成形用アルミニウム合金
US20040050523A1 (en) Process for transforming a metal alloy into a partially-solid/partially-liquid shaped body
JP5035508B2 (ja) アルミニウム合金凝固体およびその製造方法
JP3473214B2 (ja) 半溶融金属の成形方法
US3290742A (en) Grain refining process
US20050103461A1 (en) Process for generating a semi-solid slurry
US3662810A (en) Method of internal nucleation of a casting
JP7414592B2 (ja) Ａｌ合金の再生方法
JPH0987773A (ja) 半溶融金属の成形方法
Kudoh et al. Step casting
Borisov Process for production of aluminum-alloy ingots with non-dendritic thixotropic structure.
JPH0987770A (ja) 半溶融金属の成形方法
RU99116105A (ru) Способ получения изделий из пеноалюминия
JPH0987772A (ja) 半溶融金属の成形方法

Legal Events

Date Code Title Description
HFG4 Patent granted, date of granting

Effective date: 20041014

MM4A Lapse of definitive patent protection due to non-payment of fees