SE528376C2 - Förfarande och anordning för framställning av en flytande- fast metallkomposition - Google Patents

Förfarande och anordning för framställning av en flytande- fast metallkomposition

Info

Publication number
SE528376C2
SE528376C2 SE0403001A SE0403001A SE528376C2 SE 528376 C2 SE528376 C2 SE 528376C2 SE 0403001 A SE0403001 A SE 0403001A SE 0403001 A SE0403001 A SE 0403001A SE 528376 C2 SE528376 C2 SE 528376C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
alloy
solid
metal
solid metal
added
Prior art date
Application number
SE0403001A
Other languages
English (en)
Other versions
SE0403001D0 (sv
SE0403001L (sv
Inventor
Magnus Wessen
Cao Haiping
Original Assignee
Magnus Wessen
Cao Haiping
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 Magnus Wessen, Cao Haiping filed Critical Magnus Wessen
Priority to SE0403001A priority Critical patent/SE528376C2/sv
Publication of SE0403001D0 publication Critical patent/SE0403001D0/sv
Priority to CNB2005800463356A priority patent/CN100519791C/zh
Priority to JP2007545424A priority patent/JP4856093B2/ja
Priority to US11/792,580 priority patent/US7870885B2/en
Priority to RU2007125606/02A priority patent/RU2404274C2/ru
Priority to EP05815695.1A priority patent/EP1838885B1/en
Priority to CA2592251A priority patent/CA2592251C/en
Priority to ZA200705626A priority patent/ZA200705626B/xx
Priority to PCT/SE2005/001889 priority patent/WO2006062482A1/en
Publication of SE0403001L publication Critical patent/SE0403001L/sv
Publication of SE528376C2 publication Critical patent/SE528376C2/sv
Priority to KR1020077015645A priority patent/KR101342297B1/ko

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02Making non-ferrous alloys by melting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/12Making non-ferrous alloys by processing in a semi-solid state, e.g. holding the alloy in the solid-liquid phase
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D25/00Special casting characterised by the nature of the product
    • B22D25/06Special casting characterised by the nature of the product by its physical properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/20Measures not previously mentioned for influencing the grain structure or texture; Selection of compositions therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10Alloys containing non-metals
    • C22C1/1026Alloys containing non-metals starting from a solution or a suspension of (a) compound(s) of at least one of the alloy constituents

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

528. 376 Det är väl känt att komponenter tillverkade utifrån semisolitt material har stora fördelar relativt motsvarande komponenter framställda i enlighet med konventionella processer. Med ”semisolid” menas en smälta som innehåller en viss viktprocent av fasta partiklar som har genererats under en kylning av smältan. Fördelarna med en gjuten komponent framställd genom gjutning av ett sådant material kan vara färre defekter, bättre mekaniska egenskaper etc.
Produktionen av metallkomponenter baserade på ett semisolitt material inkluderar normalt sett uppvärmning av en metall eller legering i ett kärl för att smälta den förra, följt av en kylning av det smälta materialet till dess att det når ett semisolitt tillstånd. När väl det semisolida tillståndet har nåtts, kan materialet typiskt utas i en _ form eller i en anordning ßr kontinuerlig gjutning, för bildande av en produkt eller ett halvfabrikat.
I När de stelnar, är många metaller och legeringar benägna att bilda en så kallad dendritisk struktur. Eftersom sådana strukturer emellertid har en negativ effekt på de tixotropa egenskaperna hos det semisolida materialet, bör de undvikas om så är möjligt. Enligt närmast liggande teknik, t ex den som beskrivs i US patent nr. 6,645,323, undviks ett sådant bildande av en dendritisk struktur under kylning och stelning med hjälp av omröring av smältan.
Enligt US patent nr. 6,645,323 kyls den likvida, smälta metallen snabbt under styrda förhållanden samtidigt som den rörs om med hjälp av roterande mekaniska anordningar för att bilda en önskad tixotrop slurry. Andra sätt för att åstadkomma omröringen, t ex med hjälp av en elektromagnetisk omrörare, är också tänkbara.
Omröringen fortsätter fram till en viss punkt dä en i förväg bestämd, liten fraktion av fast material har bildats i smältan. Därefter _- 10 15 20 25 30 ïsia s7e fortsätter kylningen utan ytterligare omröring. När en given fraktion av fast metall har erhållits i slurryn, används den senare i en utprocess.
Emellertid fordrar processen enligt tidigare teknik extern kylning av smältan, antingen med hjälp av ett kylningsmedel som är anordnat utvändigt om kärlet eller med hjälp av ett kylningsmedel som är anordnat i smältan, tex i omröraren. Följaktligen fordrar tidigare teknik en styrning av kylningen, inkluderande temperaturstyrning, i syfte att styra den erhållna fraktionen av fast material. Detta gör denna tidigare tekniks metoder relativt långsamma och dyra: Tidigare teknik beskriver även ett tillsättande av en fast metall eller legering till en smälta, antingen som ett ympningsmedel för ett gynnande av kärnbildning eller som ett legeringsmedel.
WO 2004027 101 beskriver ett förfarande för förfining av primärt kisel i övereutektiska legeringar genom en blaiáning av en övereutektisk legering och en fast/ semisolid undereutektisk legering. Detta förfarande åstadkommer en styrning av morfologin, storleken och fördelningen hos primärt Si i uten, övereutektisk Al-Si genom en blandning av flytande, undereutektisk Al-Sí med övereutektisk Al-Si, för att åstadkomma önskvärda mekaniska egenskaper på grund av bildandet av de primära Si-partiklarna. Enligt denna tidigare teknik fordrar förfarandet även en styrning av kylningen av blandningen av övereutektisk legering och undereutektisk legering under en viss tidslängd för att bilda en semisolid metall. Det kan antas att den huvudsakliga kylningseffekten åstadkoms genom extern kylning av smältan. Den undereutektiska legeringen kan befinna sig i ett fast eller halvfast tillstånd när den blandas med den flytande övereutektiska legeringen. Någon omröring av smältan under kylningen av denna föreslås inte. 10 15 20 25 30 “ 528 371.3» ~ SYFTET MED UPPFINNINGEN Det primära syftet med uppfinningen är att tillhandahålla ett förfarande för bildande av en flytande-fast komposition, där kristallformade kärnor år homogent utspridda i en likvid smälta, så att primära, fasta partiklar med homogen storlek kan bildas i hela volymen av den flytande-fasta metallegeringen. Denna flytande-fasta metall bör ges sådana egenskaper att eventuellt bildande av ett fast dendritiskt nätverk under ytterligare kylning av denna, och i frånvaro av ytterligare omröring, undviks.
Det är även ett syfte med den föreliggande uppfinningen att tillhandahålla ett förfarande för framställning av en flytande-fast metallkomposifion som reducerar eller till och med eliminerar behovet av extem kylning av den smälta metallen eller legeringen, men som fortfarande resulterar i ett snabbt bildande av en flytande- fast slurry som kan användas, t ex, i en efterföljande gjutningsprocess i vilken en produkt eller ett halvfabrikat produceras.
Uppfinningen ska också reducera behovet av styrning av temperaturen hos småltan under beredandet av den flytande-fasta slurryn.
Det är även ett syfte med uppfinningen att tillhandahålla ett förfarande som är både enkelt att implementera och kostnadseffektivt.
SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Uppfinningen åstadkoms med hjälp av det inledningsvis definierade förfarandet, kännetecknat av att mängden av fast metall eller legering väljs så att en väsentlig mängd av fasta partiklar kommer att bildas i 10 15 20 25 30 blandningen på grund av entalpiutbytet mellan den fasta metallen eller legeringen och den smälta metallen eller legeringen, varvid åtminstone en del av den tillsatta fasta metallen ellerlegeringen smälts av det värme som överförs till denna från den smälta metallen eller legeringen. Med andra ord föreslår uppfinningen ett användande av intern kylning istället för extern kylning. Detär väsentligt för uppfinningen att mängden av tillsatt fast metall eller legeringär sådan att det går att konstatera att den resulterar i ett stelnande av en viss fraktion av den smälta metallen, och att detta stelnande direkt kan härledas till tillsatsen av den solida metallen eller legeringen. Med andra ord bör mängden av fast metall eller legering vara sådan att, på grund av entalpiutbytet mellan den fasta metallen eller legeringen och den smälta metallen eller legeringen, ett stelnande av den smälta metallen eller legeringen initieras och att en flytande-fast slurry bildas. Följaktligen bör den tillsatta fasta metallen eller legeringen ha en lägre temperatur än den smälta metallen eller legeringen, och företrädesvis rumstemperatur. Den kan, men behöver inte, ha samma komposition som den smälta metallen eller legeringen. Eventuellt utförs blandningen i fler än ett steg eller en sekvens. Den fasta metallen eller legeringen bör vara lösbar i smältan, dvs. i den smälta metallen eller legeringen. Med andra ord ska den kunna smältas helt eller delvis och dispergeza i smältan under blandning. Företrädesvis utförs blandning och omröring samtidigt, och smältan rörs om under det att den fasta metallen eller legeringen tillsätts, och under det att entalpiutbytet äger rum.
Det är en väsentlig aspekt hos den föreligganck uppfinningen att kärnbildning och inledande stelning i smältan beror på en tillsats av fast metall eller legering, och i grunden inte på någon extern kylning.
Emellertid utesluter detta inte möjligheten till användande av extern kylning som ett komplementärt kylmedel; 10 15 20 25 30 528 šïšï Enligt ett föredraget utföringsexempel på uppfinningen väljs mängden av fast metall eller legering så att mängden av fasta partiklar som bildas till följd av nämnda entalpiutbyte är åtminstone l vikt-%, företrädesvis åtminstone 5 vikt-%, mer föredraget åtminstone 10 vikt- %, och mest föredraget åtminstone 15 vikts%, eller allra helst i åtminstone 20 vikts-%. Det är mycket viktigt att mängden av, eller fraktionen av solida partiklar, och fördelningen av dessa i smältan är sådan att det garanterar ett undertryckande av bildandet av ett dendritiskt nätverk eller en sådan struktur vid en ytterligare kylning och ett stelnande av smältan. Det ska noteras att, efter ett inledande bildande av fasta partiklar, som är det direkta resultatet av stelnandet under omröring och med hjälp av den uppfinningsenliga tillsatsen av fast metall eller legering, en ytterligare tillväxt av de fasa partiklarna genom förgrovning, utan någon nämnvärd bildning av dendriter, kommer att äga rum under ytterligare kylring av slurryn, även utan ytterligare omröring av denna.
Enligt ett föredraget utföringsexempel väljs mängden av fasta metall eller legering så att mängden av fasta partiklar som bildas på grund av nämnda entalpiutbyte inte är mer än 65 vikt-%, företrädesvis inte mer än 50 vikt-%, och mest föredraget inte mer än 30 vikt-%. En högre procentandel av fast fraktion kommer att göra att slurryn blir mindre enkel att deformera och att använda i en eventuell ytterligare process, t ex en utprocess.
Enligt ett utföringsexempel tillsätts den fasta metall eller legering som sätts till kärlet som åtminstone ett individuellt stycke som placeras i kärlet. Den fasta metallen eller legeringen kan tillföras stegvis, till och med med användande av olika metallkompositioner vid varje enskilt steg. lO 15 20 25 30 528 376 Enligt ett ytterligare föredraget utföringsexempel utförs omröringen med hjälp av en mekanisk omrörare, eller flera mekaniska omrörare, och den fasta metallen eller legeringen som tillsätts kärlet är förbunden med omröraren eller åtminstone med en av omrörarna.
Den fasta metallen eller legeringen skulle t ex kunna vara bildad av ett eller flera stycken som är förbundna med omröraren med hjälp svetsning eller liknande. Då skulle omröraren själv kunna vara bildad av ett material som har en väsentligt högre smältpunkt än den smälta metallen eller legeringen, för att inte själv smälta på grund av vårmet från smältan. Den fasta metallen eller legeringen skulle företrädesvis kunna vara en operativ del av omröraren, för att därvid faktiskt bidra till omröringseffekten, vid sidan av dess funktion som ett entalpiutbytesmedel. Eventuellt skulle omröraren i sin helhet kunna vara bildad av den fasta metall eller legering som ska smältas under entalpiutbytet i enlighet med uppfinningen.
Om den fasta metallen eller legeringen som ska tillsättas har samma komposition som den smälta metallen eller legeringen kan, enligt uppfinningen, massan för den fasta metallen eller legeringen, mfflfd , approximativt beräknas med hjälp av följande ekvationer, baserat på en enkel energibalans. fo” dal. =m,,.,,,- ICp-dhm mel! TSemI 'AH-fs (1) Där, mmm = massan för den tillsattta smälta metallen eller legeringen TGL = inledande temperatur för den tillsatta smälta metallen eller legeringen före blandning TS,_,,,,,. = temperatur för den producerade slurryn efter blandning 10 l5 20 25 30 328 376 i f s = önskad fast fraktion hos den framställda slurryn efter blandning Den energi som absorberas av den tillsatta fasta metallen eller legeringen är Tsmf dQmlia = mwfid ' ICP ' dT + mwlia 'AH ' (1 _ fs) (2) To” Där: mwüd = massan för den tillsatta fasta metallen eller legeringen 22,5 = inledande temperatur för den tillsatta fasta metallen eller legeringen före blandning dQmeIt = dQso/id Ett förhållande mellan den önskade fraktionen fast material, f s , och temperaturen på den producerade slurryn efter blandning, TM, , kan t ex erhållas utifrån fasdiagrammen för legeringen i fråga.
Det ska noteras att de ovan presenterade ekvationema bortser från eventuellt extemt värmeutbyte.
Det bör inses att det kan finnas fall vid vilka kompositionerna hos den fasta metallen eller legeringen och den smälta metallen eller legeringen är olika, och att, som ett resultat av detta, kompositionen hos den producerade slurryn skiljer sig från den för den tillsatta smälta metallen eller legeringen. I sådana fall kommer det att vara nödvändigt att beakta skiljaktigheter i de termofysikaliska egenskaperna mellan den fasta metallen eller legeringen och den smälta metallen för att kunna beräkna massan av fast metall eller legering som ska tillsättas. 10 15 20 25 30 #523 37fi“ Uppfinningen avser även en anordning för implementering av förfarandet enligt uppfinningen, kånnetecknad av att den innefattar ett kärl och en omrörare och att den fasta metallen eller legeringen år fåstad mot omröraren.
Ytterligare särdrag hos och fördelar med den föreliggande uppfinningen kommer att presenteras i den följande, detaljerade beskrivningen av uppfinningen, samt i de bifogade, osjålvständiga patentkraven.
KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA En detaljerad beskrivning av ett föredraget utföringsexempel på det uppfinningsenliga förfarandet och den uppfinningsenliga anordningen ska hårefter göras baserat på. den bifogade ritningen, på vilken: Fig. 1 är en schematisk återgivning som visar processen enligt det uppfinningsenliga förfarandet, Fig. 2 år en mikroskopbild av en metallkomposition enligt exempel 1, innefattande primära, fasta partiklar bildade under blandning och en sekundär, fast fas som är bildad under snabbkylning efter omröring, Fig. 3 är ett mikroskopfoto på en metallkomposition enligt exempel 2, innefattande primära, fasta partiklar som är bildade under blandning, och en sekundär, fast fas bildad under snabbkylning efter omröring, och 10 15 20 25 30 » 5-28 376 10 Fig. 4 är ett mikroskopfoto på en metallkomposition enligt exempel 3, innefattande primära, fasta partiklar bildade urrler blandning och en sekundär, fast fas bildad under snabbkylning efter omröring.
DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Fig. l visar tre individuella steg hos ett föredraget utföringsexempel på det uppfinningsenliga förfarandet. Steg 1 visar en smältugi 1, och en tappläda 2 som bildar kårlet enligt uppfinningen. En smält metall eller legering bildas i ugnen 1 och hålls sedan ned i tapplådan 2.
Väggen hos tapplådan 2 innefattar eller år täckt med ett vârmeisolerande material.
Steg 2 visar ett efterföljande steg enligt det uppfinningsenliga förfarandet, och även ett föredraget utföringsexempel på den uppñnningsenliga anordningen. Steg 2 visar tapplådan, eller kärlet, 2 enligt steg 1. Tapplådan 2 år försedd med ett lock 4, och en mekanisk omrörare 5 sträcker sig igenom locket 4 och år nedsånkt i smältan 3. Åtminstone ett stycke av fast metall eller legering 6 âr fâstat mot omröraren 5. Den fasta metallen eller legeringen 6 är löslig i smältan 3, dvs. den kommer att helt eller delvis smältas av värmen fråi smältan och fördelas i smältan 3. Å andra sidan kommer den lägre temperaturen hos den fasta metallen eller legeringen 6 att resultera i ett entalpiutbyte med den smälta metallen eller legeringen 3 och i en kärnbildning i smältan 3. Kårnbildningen antas äga rum på ytterytan eller nära ytterytan hos det fasta metallstycket eller legeringsstycket 6. Tack vare rotationen av omröraren 5 kommer emellertid dessa nybildade kärnor 7 att slungas ut från ytan intill det fasta metallstycket eller legeringsstycket 6 och fördelas relativt likformigt i smältan, för att därigenom bilda en väsentligen homogen sluny. 10 15 20 25 30 Steg 3 visar att omröraren 5 har avlägsnats från smältan 3, som nu är en flytande-fast metallkomposition eller semisolid slurry 8, som innefattar en smält fas såväl som fasta partiklar 7.
Mängden av fasta partiklar 7 som bildats i smältan på grund av entalpiutbytet mellan den tillsatta, smälta metallen eller legeringen 3 och den tillsatta fasta metallen eller legeringen 6 är stor nog för att väsentligen förhindra en tillväxt av en dendritisk struktur i den flytande-fasta metallkompositionen 8 under en fortsatt kylning under ett efterföljande processteg, såsom en giutningsoperation.
Den solida fraktionen hos slurryn 8 kan styras till ungefär 20-30%.
Vid denna solida fraktion har slurryn 8 redan en tillräcklig mängd av fasta partiklar eller korn för ett förhindrande av dendrittillväxt, men har fortfarande tillräcklig fluiditet för att kunna hällas ut ur tapplådan 2 och in i en utanordning. Slurryn 8 skulle då kunna hällas i en anordning för kontinuerlig gjutning (icke visad) för stränggjutningsproduktion. Slurryn 8 skulle även kunna användas för någon annan typ av gjutningsoperation, t ex så kallad rheocasting eller för utning av semisolitt band (semi-solid strip Casting).
EXEMPEL Följande exempel visar den föreliggande uppfinningen och är inte avsedda att begränsa denna.
Exempel 1 A1~7%Si-legeringsslurry producerad igenom blandning av en smälta med ett fast material av annan komposition. 10 15 20 25 30 s2s svt. 12 Härefter följer en detaljerad beskrivning av ett förfarande för framställning av Al-Si-legeringsslurry med ett innehåll av ungefär 7 vikt-% Si med degenererade dendritstrukturer, med hänvisning till fig. 2. 2013 g av Al-Si-legeringsämne med ett innehåll av 6,5 vikt-% Si smältes i en ler-grañtdegel inuti en motståndsugii. Degeln var ungefär 165 mm hög, med en diameter av 110 mm ochen väggtjocklek av 15 mm. När Al-6,5 %Si-legeringen var helt smält och hade nått 630°C, ungefär l0°C ovanför dess likvidustemperatur, stängdes ugnsenergin av. 197 g av fast Al-Si-legering med ett innehåll av ungefär 12 vikt-% fästes mot mekanisk omrörare av rostfritt stål.
Legeringen av Al-12%Si, som var fästad mot omröraren, av vilka bägge initialt höll rumstemperatur, sänktes ned i smältan. Omröring pågick under 37 sekunder. Nämnda Al-12%Si, som inte längre var fäst mot omröraren, hade blivit homogent blandad med den ursprungliga smältan. Därefter avlägsnades omröraren från smältan.
Följaktligen hade en ny Al-Si-legering, med ett innehåll av ungefär 7- vikt% Si, bildats. Huvudsakligen på grund av entalpiutbytet mellan den flytande och den tillsatta fasta metallen, var den resulterande temperaturen hos legeringen av Al-7%Si efter omröring 593°C. En liten mängd av nämnda slurry togs ut från degeln och snabbkyldes i kallvatten. Den erhållna mikrostrukturen visas i fig. 2.
Exempel 2 En legering av Mg-9%Al producerades genom bladning av en smälta med ett fast material av samma komposition.
Härefter följer en detaljerad beskrivning av framställning av en slurry av en legering av Mg-Al med ett innehåll av 9 vikt~% Al, med en degenererad dendritstruktur, med hänvisning till fig. 3. 10 15 20 25 30 13 101 g av ett ämne av Mg-Al med ett innehåll av 9 vikt-% Al smältes i en stäldegel inuti i en motståndsugn. Degeln var ungefär 150 mm hög, med en diameter av 30 mm och en väggtjocklek av 1,5 mm. När legeringen av Mg-9%A1 var helt smält och hade nått 605°C, ungefär lO°C ovanför dess likvidustemperatur, stängdes ugnsenergin av.
Totalt 15 g av fast Mg-A1 med ett innehåll av 9 vikt-% Al och med rumstemperatur tillsattes tre gånger som individuella stycken och omröring skedde manuellt mellan varje tillsats med hjälp av en tunn stålstav. Den totala omröríngstiden var ungefär två minuter.
Huvudsakligen på grund av entalpiutbytet mellan den smälta metallen och den tillsatta fasta metallen, var den resulterande temperaturen hos legeringen av Mg-9%A1 efter omröring 576°C. En liten mängd av nämnda slurry togs ut från degeln och snabbkyldes i kallvatten. Den erhållna mikrostrukturen visas i fig. 3.
Exempel 3 Al-20%Si-legeringsslurry (även innehållande en liten mängd av Mg), producerad genom blandning av en smälta med ett solitt material från ett annat legeringssystem.
Härefter följer en detaljerad beskrivning av ett förfarande för framställning av en slurry av en legering av Al-Si med ett innehåll av ungefär 20 vikt-% Si och en liten mängd Mg, med ickedendritiska, primära kiselpartiklar, med hänvisning till fig. 4. 19 13 g av ett ämne av Al-Si-legering med ungefär 2 1 vikt-% Si smältes i en degel av lera och grafit inuti en motståndsugn. Degeln var ungefär 165 mm hög, med en diameter av 110 mm och en väggtjocklek av 15 mm. När legeringen av Al-2l%Si hade smält helt och hade nått 721°C, stängdes ugnsenergin av. 101 g av ett stycke av 10 15 20 25 30 szs sved 14 fast Al-Mg-legering med ett innehåll av ungefär 1 vikt-% Mg fästes mot en mekanisk omrörare av rostfritt stål. Al-Mg-legeringsstycket, som var fästat mot omröraren, där bägge till att börja med höll rumstemperatur, sänktes ned i smältan. Omröring pågick under 27 sekunder. A1-1Mg-legeringsstycket, som inte längre var fäst mot omröraren, hade homogent blandats med den ursprungliga smältan.
Därefter avlägsnades omröraren från smältan. Följaktligen hade en ny A1-Si-legering, med ett innehåll av ungefär 20 vikt-%Si och en liten mängd av Mg, bildats. Huvudsakligen på grund av entalpiutbytet mellan det smälta och det tillsatta fasta materialet var den resulterande temperaturen hos slurryn av Al-20%Si-legering efter omrörning ungefär 630°C. En liten mängd av nämnda slurry togs ut från degeln och snabbkyldes i kallvatten. Den erhållna mikrostrukturen visas i fig. 4.
Det ska inses att alternativa ytterligare utföringsexempel på uppfinningen kommer att vara uppenbara för en fackman inom området. Emellertid är inte skyddsomfånget för den föreliggande uppfinningen begränsad till det specifika utföringsexempel som beskrivits här, utan enbart genom vad som anges i de bifogade patentkraven.
T ex ska det inses att det inte enbart år mängden av fast metall eller legering som ska blandas med den smälta metallen eller legeringen som är av betydelse för resultatet av förfarandet enligt uppfinningen, utan även den initiala temperaturen hos den fasta metallen eller legeringen och den smälta metallen eller legeringen, såväl som omröringstiden, hålltiden, etc. Typiskt ska den initiala temperaturen hos den smälta metallen eller legeringen vara något över dess likvidustemperatur, medan den initiala temperaturen för den fasta metallen eller legeringen bör vara nära rumstemperatur, för att gynna en effektiv kämbildning. Dessutom kan även den tid som processen :szs 376 15 pågår påverka den slutliga fraktionen. såväl som formen på de fasta partiklar som bildas i slurryn, på grund av diffusionsprocesser när systemet närmar sig termodynaxnisk jämvikt.

Claims (16)

10 15 20 25 30 5:23 376 r 16 PATENTKRAV
1. Förfarande för framställning av en flytande-fast metallkomposition (8), innefattande stegen: - tillsättande av en smält metall eller legering (3) till ett kärl (2), ~ tillsättande av en fast metall eller legering (6) till kärlet (2), - omröring av den smälta metallen eller legeringen (3) under kylning av denna, - varvid mängden av fast metall eller legering (6) väljs så att en väsentlig mängd av fasta partiklar (7) kommer att bildas i smältan (3) på grund av entalpiutbytet mellan den fasta metallen eller legeringen (6) och den smälta metallen eller legeringen (3), varvid åtminstone en del av den tillsatta metallen eller legeringen (6) smälts av det värme som överförs till denna av den smälta metallen eller legeringen (3), kännetecknat av att omröringen utförs med hjälp av en mekanisk omrörare (5) och att den fasta metallen eller legeringen (6) som tillsätts till kârlet (2) är förbunden med omröraren (5).
2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att väsentligen all den tillsatta fasta metallen eller legeringen (6) smälts av det värme som överförs till denna från den smälta metallen eller legeríngen (3).
3. För-farande enligt något av kraven 1-2, kännetecknat av att mängden av fast metall eller legering (6) väljs så att den mängd av fasta partiklar (7) som bildas på grund av nämnda entalpiutbyte är åtminstone 1 vikt-%.
4. Förfarande enligt något av kraven 1-2, kännetecknat av att mängden av fast metall eller legering (6) väljs så att den mängd av fasta partiklar (7) som bildas på grund av nämnda entalpiutbyte är åtminstone 5 vikt-%. 10 15 20 25 30 528 376 17
5. Förfarande enligt något av kraven 1-2, kännetecknat av att mängden av fast metall eller legering (6) väljs så att den mängd av fasta partiklar (7) som bildas på grund av nämnda entalpiutbyte är åtminstone 10 vikt-%.
6. Förfarande enligt något av kraven 1-5, kännetecknat av att mängden av fast metall eller legering väljs så att mängden av de fasta partiklar (7) som bildas på grund av nämnda entalpiutbyte inte är mer än 65 vikt-%.
7. Förfarande enligt något av kraven 1-5, kännetecknat av att mängden av fast metall eller legering väljs så att mängden av de fasta partiklar (7) som bildas på grund av nämnda entalpiutbyte inte är mer än 50 vikt-%.
8. Förfarande enligt något av kraven 1-7, kännetecknat av att den fasta metall eller legering (6) som tillsätts till kärlet (2) tillsätts som åtminstone ett individuellt stycke i kärlet (2).
9. Förfarande enligt något av kraven 1-7, kännetecknat av att blandningen av smält metall eller legering och den fasta metallen eller legeringen (6) utsätts för en kompletterande extern kylning vid sidan av den fasta metallens eller legeringens (6) kylningseffekt.
10. Förfarande enligt något av kraven 1-9, kännetecknat av att den tillsatta fasta metallen eller legeringen (6) har samma komposition som den tillsatta smälta metallen eller legeringen (3).
11. Förfarande enligt något av kraven 1-9, kännetecknat av att den tillsatta fasta metallen eller legeringen har en annan komposition än den tillsatta smälta metallen eller legeringen (3). lO 15 20 25 528 3 76 i 18
12. Förfarande enligt något av kraven 1-11, kännetecknat av att den tillsatta fasta metallen eller legeringen (6) är löslig i den tillsatta smälta metallen eller legeringen (3).
13. Förfarande enligt något av kraven l-l2, kännetecknat av att mängden av fasta partiklar (7) som bildas i smältan (3) vid kylning av denna, på grund av effekten av den tillsatta fasta metallen eller legeringen (6) är stor nog för att väsentligen förhindra tillväxt av en dendritstruktur i den flytande-fasta metallkompositionen (8) vid fortsatt kylning av denna utan någon ytterligare tillsats av fast metall eller legering (6).
14. Anordning för implementering av förfarandet enligt något av kraven 1-13, kännetecknad av att den innefattar ett kärl (2) och åtminstone en omrörare (5), och att den fasta metallen eller legeringen (6) är fäst vid nämnda omrörare (5), eller vid åtminstone en omrörare (5).
15. Anordning enligt krav 14, kännetecknad av att omröraren (5) är bildad av ett material som har en smältpunkt väsentligt över srnältpunkten för den flytande metallen eller legeringen som ska tillföras kärlet (2).
16. Anordning enligt krav 14, kännetecknad av att omröraren (5) i sin helhet är bildad av den fasta metall eller legering som ska tillsättas till kärlet (2).
SE0403001A 2004-12-10 2004-12-10 Förfarande och anordning för framställning av en flytande- fast metallkomposition SE528376C2 (sv)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0403001A SE528376C2 (sv) 2004-12-10 2004-12-10 Förfarande och anordning för framställning av en flytande- fast metallkomposition
PCT/SE2005/001889 WO2006062482A1 (en) 2004-12-10 2005-12-09 A method of and a device for producing a liquid-solid metal composition
RU2007125606/02A RU2404274C2 (ru) 2004-12-10 2005-12-09 Способ и устройство для получения жидко-твердой металлической композиции
JP2007545424A JP4856093B2 (ja) 2004-12-10 2005-12-09 液体−固体金属組成物の製造方法および装置
US11/792,580 US7870885B2 (en) 2004-12-10 2005-12-09 Method of and a device for producing a liquid-solid metal composition
CNB2005800463356A CN100519791C (zh) 2004-12-10 2005-12-09 生产液-固金属组合物的方法和装置
EP05815695.1A EP1838885B1 (en) 2004-12-10 2005-12-09 A method of and a device for producing a liquid-solid metal composition
CA2592251A CA2592251C (en) 2004-12-10 2005-12-09 A method of and a device for producing a liquid-solid metal composition
ZA200705626A ZA200705626B (en) 2004-12-10 2005-12-09 A method of and a device for producing a liquid-solid metal composition
KR1020077015645A KR101342297B1 (ko) 2004-12-10 2007-07-09 액체-고체 금속 합성물을 제조하기 위한 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0403001A SE528376C2 (sv) 2004-12-10 2004-12-10 Förfarande och anordning för framställning av en flytande- fast metallkomposition

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE0403001D0 SE0403001D0 (sv) 2004-12-10
SE0403001L SE0403001L (sv) 2006-06-11
SE528376C2 true SE528376C2 (sv) 2006-10-31

Family

ID=33550623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0403001A SE528376C2 (sv) 2004-12-10 2004-12-10 Förfarande och anordning för framställning av en flytande- fast metallkomposition

Country Status (10)

Country Link
US (1) US7870885B2 (sv)
EP (1) EP1838885B1 (sv)
JP (1) JP4856093B2 (sv)
KR (1) KR101342297B1 (sv)
CN (1) CN100519791C (sv)
CA (1) CA2592251C (sv)
RU (1) RU2404274C2 (sv)
SE (1) SE528376C2 (sv)
WO (1) WO2006062482A1 (sv)
ZA (1) ZA200705626B (sv)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080060779A1 (en) * 2006-09-13 2008-03-13 Kopper Adam E Sod, slurry-on-demand, casting method and charge
US8469598B2 (en) * 2008-12-02 2013-06-25 Aktiebolaget Skf Bearing unit
DE102010051341B4 (de) 2010-11-13 2022-09-08 Volkswagen Ag Gießschmelzebehälter zur Aufnahme einer Metallschmelze und Verfahren zur Behandlung von Metallschmelzen
CN102161081A (zh) * 2011-04-01 2011-08-24 天津福来明思铝业有限公司 一种生产铝合金半固态铸锭的连续铸造方法
CA2947263A1 (en) * 2014-05-16 2015-11-19 Gissco Company Limited Process for preparing molten metals for casting at a low to zero superheat temperature
GB2529449B (en) * 2014-08-20 2016-08-03 Cassinath Zen A device and method for high shear liquid metal treatment
CN104233013B (zh) * 2014-09-18 2016-10-26 珠海市润星泰电器有限公司 一种流变压铸散热壳体的铝硅合金及其制备方法
CN104232953B (zh) * 2014-09-18 2016-10-26 珠海市润星泰电器有限公司 一种轻金属合金半固态浆料制备方法
CN104550888B (zh) * 2015-01-30 2016-08-31 林荣英 一种可连续生产金属半固态浆体的方法
CN104841896A (zh) * 2015-05-28 2015-08-19 林荣英 一种生产金属半固态浆体的方法
CN106563777A (zh) * 2015-10-08 2017-04-19 富准精密工业(深圳)有限公司 半固态金属浆料的制备方法及制备装置
CN105537552A (zh) * 2016-02-02 2016-05-04 曹海平 一种生产半固态浆体的方法及装置
CN105855496B (zh) * 2016-04-08 2018-10-30 珠海市润星泰电器有限公司 一种连续半固态压铸生产方法及生产系统
CN107377933A (zh) * 2017-08-28 2017-11-24 广东工业大学 一种制备高固相率半固态浆料的装置及其实现方法
CN109513886A (zh) 2018-12-14 2019-03-26 珠海市润星泰电器有限公司 一种半固态浆料的制浆装置
SE543156C2 (sv) 2018-12-21 2020-10-13 Pa Invest Ab Stirring device for a semi-solid metal slurry and method and system for producing a semi-solid metal slurry using such a stirring device
TR201821000A2 (tr) * 2018-12-28 2019-01-21 Atatuerk Ueniversitesi Bilimsel Arastirma Projeleri Birimi Krom karbür içeren takviyeler ile katkılanan metal matrisli kompozit malzeme üretim yöntemi
CN110938756A (zh) * 2019-10-10 2020-03-31 全椒县同鑫模具配套有限公司 一种铸铝零件加工工艺
CN111001778A (zh) * 2019-12-31 2020-04-14 北京科技大学 一种复合工艺高效制备大体积半固态浆料方法
JP7247917B2 (ja) * 2020-02-19 2023-03-29 トヨタ自動車株式会社 半凝固溶湯の製造方法
CN112375925A (zh) * 2020-11-10 2021-02-19 将乐三晶新材料有限公司 一种工业硅铝碳合金的加工制造方法
CN112846127B (zh) * 2020-12-30 2022-07-12 福建省金瑞高科有限公司 5g基站散热壳的压铸方法及其应用的半固态压铸方法
SE2150909A1 (en) * 2021-07-08 2023-01-09 Comptech Rheocasting I Skillingaryd Ab Rheocasting with two or more stirring devices
WO2024182060A1 (en) 2023-02-28 2024-09-06 Spartan Light Metal Products, Inc. Cast hypereutectic aluminum alloy disc brake rotor
CN117123763A (zh) * 2023-08-16 2023-11-28 湖南大学 一种超磁致伸缩材料的制备方法及设备

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1548614A (en) * 1924-10-01 1925-08-04 Joseph H Konigsberg Metal-stirring device
US3510277A (en) * 1962-02-26 1970-05-05 Reynolds Metals Co Metallic article
US3662810A (en) * 1969-09-02 1972-05-16 Howmet Corp Method of internal nucleation of a casting
US3951651A (en) * 1972-08-07 1976-04-20 Massachusetts Institute Of Technology Metal composition and methods for preparing liquid-solid alloy metal compositions and for casting the metal compositions
US4557605A (en) 1982-01-29 1985-12-10 International Telephone And Telegraph Corporation Apparatus for the continuous production of metal alloy composites
JPH0196342A (ja) 1987-10-08 1989-04-14 Agency Of Ind Science & Technol 過共晶Al−Si合金複合材料の連続製造方法
JP2541282B2 (ja) * 1988-04-27 1996-10-09 石川島播磨重工業株式会社 半凝固金属スラリ―の製造方法および製造装置
FR2656001A1 (fr) * 1989-12-18 1991-06-21 Pechiney Recherche Procede et dispositif d'elaboration de produits composites a matrice metallique.
JP3027259B2 (ja) 1992-02-28 2000-03-27 マツダ株式会社 半溶融スラリーの製造装置
NO176553C (no) * 1993-04-14 1995-04-26 Norsk Hydro As Injeksjonsutstyr
US5555926A (en) 1993-12-08 1996-09-17 Rheo-Technology, Ltd. Process for the production of semi-solidified metal composition
JPH0957399A (ja) * 1995-08-23 1997-03-04 Ahresty Corp 鋳造用金属スラリーの製造方法
IT1279642B1 (it) 1995-10-05 1997-12-16 Reynolds Wheels Spa Metodo e dispositivo per la formatura tixotropica di prodotti in lega metallica
JPH115142A (ja) 1997-06-13 1999-01-12 Ahresty Corp 鋳造用金属スラリーの製造方法
US6491423B1 (en) 1998-03-11 2002-12-10 Mc21, Incorporated Apparatus for mixing particles into a liquid medium
RU2228235C2 (ru) 1999-04-08 2004-05-10 Ниппон Стил Корпорейшн Стальная отливка (варианты) и стальной материал с улучшенной обрабатываемостью, способ переработки расплавленной стали (варианты) и способ получения стальной отливки и стального материала
CN1262334A (zh) * 2000-01-13 2000-08-09 中南工业大学 合金与复合材料的固液混合铸造方法
US6645323B2 (en) 2000-09-21 2003-11-11 Massachusetts Institute Of Technology Metal alloy compositions and process
CN1112266C (zh) * 2000-11-21 2003-06-25 白荣铠 用于生产模铸锭、铸件及连铸坯的铸造方法
CN1167822C (zh) * 2001-06-07 2004-09-22 上海交通大学 含高体积分数硅的耐磨锌铝合金半固态共凝法
RU2220221C2 (ru) 2002-02-20 2003-12-27 Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат" Сплав на основе магния
US20040055724A1 (en) * 2002-09-20 2004-03-25 Spx Corporation Semi-solid metal casting process and product
JP3496833B1 (ja) * 2002-09-25 2004-02-16 学校法人延世大学校 固液共存状態金属材料の製造方法
JP3511378B1 (ja) * 2002-09-25 2004-03-29 俊杓 洪 固液共存状態金属成形用ビレットの製造方法、その装置、半溶融成形用ビレットの製造方法およびその装置
US7191650B2 (en) * 2003-02-18 2007-03-20 Hennessy Industries, Inc. Wheel balancer with continuous static imbalance display
US6918427B2 (en) * 2003-03-04 2005-07-19 Idraprince, Inc. Process and apparatus for preparing a metal alloy
US6994147B2 (en) 2003-07-15 2006-02-07 Spx Corporation Semi-solid metal casting process of hypereutectic aluminum alloys

Also Published As

Publication number Publication date
KR101342297B1 (ko) 2013-12-16
US20080118394A1 (en) 2008-05-22
CA2592251C (en) 2014-11-04
EP1838885B1 (en) 2013-08-07
CN101098974A (zh) 2008-01-02
RU2007125606A (ru) 2009-01-20
RU2404274C2 (ru) 2010-11-20
ZA200705626B (en) 2008-09-25
CN100519791C (zh) 2009-07-29
JP2008522831A (ja) 2008-07-03
CA2592251A1 (en) 2006-06-15
JP4856093B2 (ja) 2012-01-18
EP1838885A1 (en) 2007-10-03
KR20070089221A (ko) 2007-08-30
WO2006062482A1 (en) 2006-06-15
SE0403001D0 (sv) 2004-12-10
SE0403001L (sv) 2006-06-11
US7870885B2 (en) 2011-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE528376C2 (sv) Förfarande och anordning för framställning av en flytande- fast metallkomposition
CN102861902B (zh) 一种复合搅拌半固态浆料连续制备装置
Czerwinski On the generation of thixotropic structures during melting of Mg-9% Al-1% Zn alloy
Chen et al. Grain refinement of AZ91D magnesium alloy by SiC
EP1204775A1 (en) Semi-solid concentration processing of metallic alloys
Li et al. Effects of pouring temperature on microstructure and mechanical properties of the A356 aluminum alloy diecastings
Wang et al. Effect of Ce on hot tearing sensitivity of as-cast Al-Cu-Mg-Y alloy
CN110129641A (zh) 一种高性能原位TiB2颗粒增强铝基复合材料及其制备方法
US6880613B2 (en) Semi-solid metal casting process of hypoeutectic aluminum alloys
Kong et al. Effect of high cooling rate on the solidification microstructure of Al–Cu/TiB2 alloy fabricated by freeze-ablation casting
Xue et al. Effect of mixing temperature on microstructure of an Al-Si alloy prepared by controlled diffusion solidification
Birol Evolution of globular microstructures during processing of aluminium slurries
Ashtari et al. Controlled diffusion solidification of 2024, 6082 and 7075 Al alloys via tilt-pour casting process
JPH0681068A (ja) 耐熱Mg合金の鋳造方法
ÜstÜn et al. Effect of growth rate on coarsening of secondary dendrite arm spacings in directionally solidified of Al-8.8 La-1.2 Ni ternary alloy
CN103014391B (zh) 一种改善2618铝合金显微组织的合金制备方法
CN215998698U (zh) 一种制备颗粒增强铝基复合材料的底部浇铸装置
EP1641951A1 (en) Semi-solid metal casting process of hypereutectic aluminum alloys
Wang et al. Effect of Sc on as-cast microstructures and mechanical properties of Al-Si-Mg-Cu-Ti alloys
CN116356175B (zh) 一种可抗硅中毒的Al-Sc-Ti晶粒细化剂及其应用
CN116837258B (zh) 双球形颗粒增强的Al-Mg系合金及其制造方法
Belcastro Modification of the Si Eutectic Phase in A319 alloy with Lithium Additions
CN120249760A (zh) 一种高强耐热铝镁硅锆合金及其制备方法与应用
CN113547114A (zh) 一种制备颗粒增强铝基复合材料的底部浇铸装置及方法
Budiman et al. Investigation on cooling slope and conventional stir cast A356/Al2O3 metal matrix composites

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed