專利名稱：生產(chǎn)液-固金屬組合物的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)液-固金屬組合物(或混合物)的方法，包括將 熔融金屬或合金裝入容器、將固態(tài)金屬或合金裝入容器以及在其冷卻時(shí) 攪拌該熔融金屬或合金的步驟。
本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施本發(fā)明的方法的裝置。
該熔融金屬或合金的成分可以由寬范圍的多種金屬或合金組成，然 而特別是由當(dāng)沒有攪動(dòng)地從液態(tài)凝固時(shí)易于形成枝晶或小面化生長形態(tài) 的金屬或合金組成。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，當(dāng)裝入容器時(shí)，該熔融金屬或合金不必處于液態(tài)。其 也可以呈固態(tài)形式裝入，并且隨后熔化，以獲得其液態(tài)或大部分的液態(tài)。 如果這樣的話，在熔融相產(chǎn)生后，該固態(tài)金屬或合金被裝入。
還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，通常，熔融金屬或合金和固態(tài)金屬或合金裝入容器 的順序是可選擇的。
背景技術(shù)：
眾所周知，由半固態(tài)材料制造的部件與根據(jù)傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的對(duì)應(yīng)部 件相比具有具有許多優(yōu)點(diǎn)。"半固態(tài)"指包括特定重量百分比的固體顆 粒(固體微粒)的熔體，其中該固體顆粒由熔體的冷卻形成。這種材料 的鑄造所產(chǎn)生的鑄件的優(yōu)點(diǎn)是具有較少的缺陷、更佳的機(jī)械性能等。
基于半固態(tài)材料的金屬部件的生產(chǎn)通常包括在容器中加熱金屬或合 金，以使其呈液態(tài)，隨后對(duì)熔融材料進(jìn)行冷卻，直到其達(dá)到半固態(tài)狀態(tài)。
一旦達(dá)到半固態(tài)狀態(tài)，該材料典型地可在一模具或用于成品或半成品制 造的連續(xù)鑄造的裝置中鑄造。
隨著其固化，許多金屬和合金易于形成所謂的枝晶結(jié)構(gòu)(或枝晶組 織)。然而，由于這種結(jié)構(gòu)具有對(duì)半固態(tài)材料的觸變性能的不利影響， 應(yīng)當(dāng)盡可能避免形成這種結(jié)構(gòu)。根據(jù)最接近的現(xiàn)有技術(shù)、例如美國專利
6,645,323所公幵的內(nèi)容，這種在冷卻和固化時(shí)的枝晶結(jié)構(gòu)的形成可通過 攪動(dòng)熔體的方式來避免。
根據(jù)美國專利6,645,323，在控制條件下并由旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置攪動(dòng)的同 時(shí)，液態(tài)熔融金屬被很快地冷卻，以形成期望的觸變性漿料。引起攪動(dòng) 的其它方式、例如利用電磁攪拌器也是可行的。該攪動(dòng)延續(xù)到當(dāng)在熔體 中形成預(yù)定的少量固體物材料時(shí)的特定點(diǎn)。然后，在無攪動(dòng)的情況繼續(xù) 冷卻。當(dāng)在漿料中獲得給定量的固態(tài)金屬時(shí)，其被用于鑄造操作。
然而，根據(jù)該現(xiàn)有技術(shù)的工藝需要熔體的外部冷卻，其通過在容器 外提供的冷卻裝置或熔體內(nèi)提供的冷卻裝置、例如在攪拌器中進(jìn)行。因 此，現(xiàn)有技術(shù)需要冷卻控制，包括溫度控制在內(nèi)，以控制所獲得固體材 料的百分率。這使得這些現(xiàn)有技術(shù)的方法相對(duì)緩慢并且成本高。
現(xiàn)有技術(shù)還教導(dǎo)添加固態(tài)金屬或合金，以作為促進(jìn)成核的孕育劑或 作為合金添加劑。
WO2004027101公開了一種方法，該方法通過將過共晶合金和固態(tài)/ 半固態(tài)亞共晶合金混合來精煉過共晶合金中的初生(初級(jí))硅。該方法 提供對(duì)過共晶Al-Si中初生Si的形態(tài)、尺寸和分布的控制，該過共晶Al-Si 通過亞共晶Al-Si液體與過共晶Al-Si液體混合進(jìn)行鑄造，以通過獲取初 生Si顆粒的形成獲取理想的機(jī)械性能。根據(jù)該現(xiàn)有技術(shù)，該方法還要求 長時(shí)間的過共晶合金-亞共晶合金混合物的冷卻控制，以形成半固態(tài)金屬。 該初生Si顆粒的大體均勻分布由混合過程中更快的溫度下降控制。冷卻
過程中不建議攪拌熔體。
根據(jù)美國專利6,880,613，描述了一種方法，該方法通過將至少兩種 亞共晶合金混合于固態(tài)/半固態(tài)漿料中來精煉至少兩種亞共晶合金中的初 生鋁。該方法提供對(duì)亞共晶Al-Si鑄造中初生Al的形態(tài)、尺寸和分布的 控制，該亞共晶Al-Si通過亞共晶Al-Si液體與固態(tài)亞共晶Al-Si顆?；?合進(jìn)行鑄造，以獲取理想的機(jī)械性能。在該現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中， 小塊固態(tài)亞共晶AI-Si合金用于與液態(tài)亞共晶Al-Si混合，以形成亞共晶 Al-Si漿料。初生Al顆粒的大體均勻分布由混合過程中更快的溫度下降 控制?；旌线^程中不建議攪拌熔體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種快速形成液-固組合物的方法，其中固 體顆粒均勻分布于大量液-固金屬合金中。該液-固金屬應(yīng)當(dāng)具有如下性 能，以使得避免在進(jìn)一步冷卻和缺乏任何進(jìn)一步攪拌的情況下形成任何 固態(tài)枝晶網(wǎng)絡(luò)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于生產(chǎn)液-固金屬組合物的方法，該 方法減少或甚至消除了對(duì)熔融金屬或合金的外部冷卻的需要，但仍然導(dǎo) 致液-固漿料的快速生成，該漿料例如可被用于隨后的生產(chǎn)成品或半成品 的鑄造工藝。本發(fā)明還應(yīng)當(dāng)減少液-固漿料制備過程中控制熔體溫度的需 要。
本發(fā)明的又一目的是提供一種方法，其中液-固金屬組合物可以由液 態(tài)金屬或合金和固態(tài)金屬或合金的新成分組合中快速產(chǎn)生。
本發(fā)明的再一目的是提供一種既便于實(shí)施、又低成本的方法。 本發(fā)明的目的通過說明書開始部分限定的方法來實(shí)現(xiàn)，其特征在于， 選擇固態(tài)金屬或合金的量，以使得由于固態(tài)金屬或合金與熔融金屬或合
金之間的焓交換將在混合物中形成大量(相當(dāng)數(shù)量的)固體顆粒，所添 加的固態(tài)金屬或合金的至少一部分由通過熔融金屬或合金傳遞的熱量熔 化。換句話說，本發(fā)明建議采用內(nèi)部冷卻而不是外部冷卻。對(duì)本發(fā)明而 言重要的是，所添加的固態(tài)金屬或合金的量使得能夠確定其導(dǎo)致一定百 分比的熔融金屬的固化，并且該固化直接源自于固態(tài)金屬或合金的添加。 換句話說，固態(tài)金屬或合金的量應(yīng)當(dāng)使得由于固態(tài)金屬或合金與熔融金 屬或合金之間的焓交換，熔融液態(tài)或合金開始固化，并且產(chǎn)生液-固漿料。 因此，被裝入的固態(tài)金屬或合金應(yīng)具有比熔融金屬或合金低的溫度，并 且優(yōu)選低于室溫。它可以、但不是必須具有與熔融金屬或合金相同的成 分?？赡艿兀摶旌显谝粋€(gè)以上的步驟或工序中進(jìn)行。該固態(tài)金屬或合 金應(yīng)當(dāng)可以在該熔體中、例如在該熔融金屬或合金中溶解。換句話說， 在混合中，其可以全部或部分地溶解和分散于熔體中。優(yōu)選地，混合和 攪拌同時(shí)進(jìn)行，并且在熔融金屬或合金被裝入并且發(fā)生焓交換的同時(shí)， 該熔體被攪拌。
本發(fā)明的重要方面在于熔體中的成核和初始固化歸因于固態(tài)金屬或 合金的添加，并且基本上不歸因于任何外部冷卻。然而，這并不排除采 用外部冷卻作為輔助冷卻方式的可能性。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，選擇固態(tài)金屬或合金量，以使得由
于所述焓交換形成的固體顆粒的量至少為1 wt%，優(yōu)選至少為5wtQ/。，更 優(yōu)選至少為10wt%，并且更優(yōu)選至少為15wt%,或者甚至更佳地至少為 20 wt%。關(guān)鍵的是，固體顆粒的量或比率及其在熔體的分布使得其確保 在進(jìn)一步冷卻和固化時(shí)抑制枝晶網(wǎng)絡(luò)或結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生。應(yīng)當(dāng)注意，在作為 攪拌并添加固態(tài)金屬或合金期間固化的直接結(jié)果的固體顆粒開始產(chǎn)生 后，通過對(duì)漿料的進(jìn)一步冷卻、甚至沒有進(jìn)一步的攪拌，固體顆粒的進(jìn) 一步生長將通過粗化發(fā)生，而沒有任何顯著的枝晶形成。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，選擇固態(tài)金屬或合金的量，以使得由于所述
焓交換形成的固體顆粒的量不超過65wt^，優(yōu)選不超過50wte/。，并且最 優(yōu)選不超過30wt。/。。更高百分比的固體比率將使?jié){料不易形變并用于任
何進(jìn)一歩的工序，例如鑄造工藝。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，裝入容器中的固態(tài)金屬或合金以被裝載到容器中 的至少一個(gè)單獨(dú)塊的方式被裝入。該固態(tài)金屬或合金可逐步裝入，甚至 在每一步中采用不同的金屬組合物。裝入容器中的液態(tài)金屬或合金也可 以逐步裝入，甚至在每一步中采用不同的金屬組合物。
根據(jù)更進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例，攪拌由一個(gè)或多個(gè)機(jī)械攪拌器執(zhí)行， 并且裝入容器中的固態(tài)金屬或合金與該攪拌器或至少一個(gè)攪拌器相連。 該固態(tài)金屬或合金例如可以由通過焊接等方式與攪拌器相連的一個(gè)或多 個(gè)塊形成。該固態(tài)金屬或合金例如也可以經(jīng)由延伸穿過攪拌器的通道等 經(jīng)過或從攪拌器連續(xù)地或逐步地供給到熔體中。該攪拌器本身可以由具 有基本上高于(或顯著高于)該液態(tài)金屬或合金的熔點(diǎn)的材料形成，以 不會(huì)由于熔體的熱量而熔化。該固態(tài)金屬或合金優(yōu)選可以為該攪拌器的 工作部分，從而除了起到焓交換器的作用外，事實(shí)上也有助于攪拌作用。 可能地，該攪拌器全部可以由根據(jù)本發(fā)明在焓交換期間將熔化的固態(tài)金 屬或合金形成。優(yōu)選地，攪拌由機(jī)械攪拌方式進(jìn)行。然而，攪拌也可以 由電磁攪拌或由機(jī)械攪拌和電磁攪拌的結(jié)合進(jìn)行。這可以發(fā)生于例如在 漿料制備期間固態(tài)金屬或合金通過或由該攪拌器或多個(gè)攪拌器連續(xù)地供 給到該熔體中的情況下。
根據(jù)本發(fā)明，可以通過控制裝入的液態(tài)和固態(tài)金屬或合金的量和初 始溫度使來自同一合金系的液態(tài)亞共晶金屬合金與共晶或過共晶固態(tài)金 屬合金混合來產(chǎn)生亞共晶半固態(tài)金屬漿料。這種實(shí)例可以為將過共晶
Al-Si合金(例如13% Si)添加到亞共晶Al-Si合金(例如5% Si)中，
以形成亞共晶A1-Si漿料。為了實(shí)現(xiàn)漿料中固體顆粒的均勻分布，攪拌是 必要的。可以通過通過控制裝入的液態(tài)和固態(tài)金屬或合金的量和初始溫 度使來自同一合金系的液態(tài)過共晶合金與共晶或過共晶固態(tài)合金混合產(chǎn) 生過共晶半固態(tài)金屬漿料。這種實(shí)例可以為將過共晶Al-Si合金(例如 13% Si)添加到過共晶Al-Si合金(例如20。/。Si)中，以形成過共晶Al-Si 漿料。為了實(shí)現(xiàn)漿料中固體顆粒的均勻分布，攪拌也是必要的。還可 以通過控制裝入的液態(tài)和固態(tài)金屬或合金的量和初始溫度使來自不同合 金系的液態(tài)金屬或合金與固態(tài)金屬或合金混合來產(chǎn)生半固態(tài)金屬漿料。 這種實(shí)例可以為將固態(tài)Mg-Zn合金(例如7% Zn)添加到液態(tài)Mg-Al合 金(例如9。/。Al)中，以形成Mg-Al-Zn漿料。為了實(shí)現(xiàn)槳料中固體顆粒 的均勻分布，攪拌是必要的。
本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的裝置，其特征在于， 其包括一容器和一攪拌器，并且固態(tài)金屬或合金附著于該攪拌器上。
本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的裝置，其特征在于， 其包括一容器和至少一個(gè)攪拌器，并且所述至少一個(gè)攪拌器設(shè)有通道， 以用于通過該通道將固態(tài)金屬或合金供給到熔融金屬或合金中。
本發(fā)明的進(jìn)一步特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的詳細(xì)說明以及后附從屬權(quán)利 要求中體現(xiàn)。


本發(fā)明的方法與裝置的優(yōu)選實(shí)施例將隨后基于附圖詳細(xì)說明，其中 圖1為示出本發(fā)明的工藝的示意圖2為實(shí)例1的金屬組合物的顯微照片，包括在攪拌后的混合過程 中形成的初生固體和淬火過程中形成的二次固體相；
圖3為實(shí)例2的金屬組合物的顯微照片，包括在攪拌后的混合過程
中形成的初生固體和淬火過程中形成的二次固體相；
圖4為實(shí)例3的金屬組合物的顯微照片，包括在攪拌后的混合過程 中形成的初生固體和淬火過程中形成的二次固體相。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了本發(fā)明的方法的一優(yōu)選實(shí)施例中的三個(gè)獨(dú)立步驟。步驟1 示出了熔爐l和形成根據(jù)本發(fā)明的容器的中間罐(timdish) 2。熔融金屬 或合金的熔體3在該熔爐1中產(chǎn)生，然后被澆注到中間罐2中。中間罐2 的壁包括絕熱材料或由絕熱材料覆蓋。
步驟2示出了本發(fā)明的方法的隨后步驟以及本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實(shí) 施例。步驟2示出了步驟1的中間罐或容器2。該中間罐2設(shè)有蓋4和穿 過蓋4延伸并浸入于該熔體3中的機(jī)械攪拌器5。
至少一塊固態(tài)金屬或合金6附著于該攪拌器5上。該固態(tài)金屬或合 金6可溶解于該熔體3中，即其將由來自于熔體3的熱量全部或部分地 熔化并散布于該熔體3中。該固態(tài)金屬或合金6還可以為金屬組合物， 即其在金屬基體中包含一定量的非金屬顆粒。另一方面，固態(tài)金屬或合 金6的較低溫度將導(dǎo)致與熔融金屬或合金3的焓交換以及熔體3中的晶 核形成。該晶核形成假定發(fā)生于固態(tài)金屬塊或合金塊6的外表面上或其 附近。然而，由于攪拌器5的轉(zhuǎn)動(dòng)，這些新形成的晶核7將從固態(tài)金屬 塊或合金塊6的表面甩出并相對(duì)均一地分布于熔體中，從而形成大體均 勻的漿料。該攪拌還提高了裝入的液體和固態(tài)金屬或合金之間的熱交換 率，從而能夠在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量漿料。
步驟3示出了攪拌器5已經(jīng)從熔體3中移去，熔體3現(xiàn)在為液-固金 屬組合物或半固態(tài)金屬漿料8，其包括熔融相以及固體顆粒7。
由于裝入的熔融金屬或合金3與裝入的固態(tài)金屬或合金6之間的焓
交換在熔體中形成的固體顆粒7的量足夠高，以基本上可以防止液-固金 屬組合物8在隨后的處理步驟中、例如鑄造操作中進(jìn)一步冷卻時(shí)枝晶結(jié)
構(gòu)的生長。
該漿料8的固體比率可通過對(duì)裝入的液態(tài)金屬或合金和裝入的固態(tài)
金屬或合金的成分、初始溫度以及裝入液態(tài)和固態(tài)金屬或合金之間的質(zhì)
量比進(jìn)行調(diào)節(jié)來控制。在許多情況下，理想的是，將該漿料8的固體比 率控制在20至30%之間的范圍中。通過該固體比率，漿料8已經(jīng)具有足 夠量的固體顆?；蚓Я矸乐谷魏沃L，但仍然具有足夠的流動(dòng)性， 以從中間罐2中倒出而進(jìn)入鑄造裝置(非示出)，以用于給料生產(chǎn)。漿 料8還可以用于任何其它類型的鑄造操作，例如所謂的流變鑄造(壓鑄) 或用于半固態(tài)帶材鑄造。
實(shí)例
以下實(shí)例將舉例描述本發(fā)明并且不意欲限制本發(fā)明。 實(shí)例1
通過熔體與不同成分固體混合生產(chǎn)的Al- 7% Si合金漿料 以下為參照?qǐng)D2對(duì)具有退化枝晶結(jié)構(gòu)的包含以重量百分比計(jì)為大約 7%的Si的Al-Si合金漿料的生產(chǎn)方法的詳細(xì)說明。
包含以重量百分比計(jì)為大約6.5%的Si的2013克Al-Si合金原料在 電阻爐內(nèi)的粘土-石墨坩堝中熔化。該坩堝的高度為大約165毫米，內(nèi)徑 為110毫米，壁厚為15毫米。當(dāng)該Al-6.5%Si合金完全熔化并達(dá)到630 °C、即高于其液相線溫度大約l(TC時(shí)，該熔爐的電力被關(guān)斷。包含以重 量百分比計(jì)為大約12%的Si的197克固態(tài)Al-Si合金附著于機(jī)械不銹鋼 攪拌器上。初始時(shí)均處于室溫下的附著于攪拌器上的Al- 12%Si被浸入于
熔體中。攪拌持續(xù)37秒。不再附著于該攪拌器上的Al- 12。/。Si均勻地與 原始熔體混合。然后，該攪拌器從熔體中移去。結(jié)果，形成了包含以重 量百分比計(jì)為大約7%的Si的新Al-Si合金。主要由于液體和所添加的固 體之間的焓交換，該Al- 7。/。Si合金攪拌后的最終溫度為593t:。少量漿 料從該坩堝中取出并在冷水中淬火。所得到的顯微結(jié)構(gòu)如圖2所示。
實(shí)例2
通過將熔體與同樣成分的固體混合生產(chǎn)的Mg- 9%A1合金漿料 以下為參照?qǐng)D3對(duì)具有退化枝晶結(jié)構(gòu)的包含以重量百分比計(jì)為9%的 Al的Mg-Al合金漿料的生產(chǎn)方法的詳細(xì)說明。
包含以重量百分比計(jì)為大約9%的Al的101克Mg-Al合金原料在電 阻爐內(nèi)的粘土-石墨坩堝中熔化。該坩堝的高度為大約155毫米，內(nèi)徑為 30毫米，壁厚為1.5毫米。當(dāng)該Mg-9。/。Al合金完全熔化并達(dá)到605-C、 即高于其液相線溫度大約IO'C時(shí)，該熔爐的電力被關(guān)斷?？偣?5克的包 含以重量百分比計(jì)為9%的Al的室溫固態(tài)Al-Si合金分三次以單獨(dú)塊的形 式添加，并在每次添加之間由一細(xì)鋼桿手動(dòng)攪拌?？倲嚢钑r(shí)間大約為2 分鐘。主要由于液體和所添加的固體之間的焓交換，該Mg-9n/。Al合金攪 拌后的最終溫度為576°C。少量漿料從該坩堝中取出并在冷水中淬火。所 得到的顯微結(jié)構(gòu)如圖3所示。
實(shí)例3
通過熔體與來自不同合金系的固體混合生產(chǎn)的Al- 20%Si合金漿料 (還包含少量的Mg)
下面為參照?qǐng)D4對(duì)具有非枝晶初生硅粒子的包含以重量百分比計(jì)為大 約20%的Si和少量Mg的Al-Si的合金漿料的生產(chǎn)方法的詳細(xì)說明。 包含以重量百分比計(jì)為大約21%的Si的1913克Al-Si合金原料在電 阻爐內(nèi)的粘土-石墨坩堝中熔化。該坩堝的高度為大約165毫米，內(nèi)徑為 110毫米，壁厚為15毫米。當(dāng)該Al- 21%Si合金完全熔化并達(dá)到72rC時(shí)， 該熔爐的電力被關(guān)斷。包含以重量百分比計(jì)為大約"/。的Mg的101克固 態(tài)Al-Mg合金塊附著于機(jī)械不銹鋼攪拌器上。初始時(shí)均處于室溫下的附 著于攪拌器上的A1-Mg合金塊被浸入于熔體中。攪拌持續(xù)27秒。不再附 著于該攪拌器上的Al-Mg合金塊均勻地與原始熔體混合。然后，該攪拌 器從熔體中移去。結(jié)果，形成了包含以重量百分比計(jì)為大約20Q/。的Si和 少量Mg的新Al-Si合金。主要由于液體和所添加的固體之間的焓交換， 該Al-20c/。Si合金攪拌后的最終溫度為63(TC。然后，少量漿料從坩堝中 取出并在冷水中淬火。所得到的顯微結(jié)構(gòu)如圖4所示。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的可替換其它實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言 是顯而易見的。然而，本發(fā)明的范圍并不限于這里所描述的特定實(shí)施例， 而是僅僅由后附權(quán)利要求中所給出的內(nèi)容限定。
例如，應(yīng)當(dāng)理解，不僅僅是將與熔融金屬或合金混合的固態(tài)金屬或合 金的量對(duì)根據(jù)本發(fā)明的方法的結(jié)果而言很重要，而且固態(tài)金屬或合金和 熔融金屬或合金的初始溫度以及攪拌時(shí)間、保持時(shí)間等對(duì)根據(jù)本發(fā)明的 方法的結(jié)果而言也很重要。典型地，熔融金屬或合金的初始溫度應(yīng)略高 于其液相線溫度，而固態(tài)金屬或合金的初始溫度應(yīng)接近室溫，以促進(jìn)高 效成核。此外，當(dāng)該系統(tǒng)接近熱力學(xué)平衡時(shí)，由于擴(kuò)散過程，該工藝所 耗時(shí)間也可能影響漿料中的固體顆粒的最終比率以及形狀。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)液-固金屬組合物(8)的方法，包括以下步驟-將熔融金屬或合金(3)裝入一容器(2)中，-將固態(tài)金屬或合金(6)裝入所述容器(2)中，-在其冷卻時(shí)攪拌所述熔融金屬或合金(3)，其特征在于，所述固態(tài)金屬或合金(6)的量被選擇，以使得由于所述固態(tài)金屬或合金(6)與所述熔融金屬或合金(3)之間的焓交換將在所述熔體(3)中產(chǎn)生大量的固體顆粒(7)，所添加的固態(tài)金屬或合金(6)的至少一部分由通過所述熔融金屬或合金(3)傳遞的熱量熔化。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，基本上所有添加的固態(tài)金 屬或合金(6)由通過所述熔融金屬或合金(3)傳遞的熱量熔化。
3. 如權(quán)利要求l-2中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述固態(tài)金 屬或合金(6)的量被選擇，以使得由于所述焓交換形成的固體顆粒(7) 的量至少為l wt%。
4. 如權(quán)利要求l-2中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述固態(tài)金 屬或合金(6)的量被選擇，以使得由于所述焓交換形成的固體顆粒(7) 的量至少為5 wt%。
5. 如權(quán)利要求l-2中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述固態(tài)金 屬或合金(6)的量被選擇，以使得由于所述焓交換形成的固體顆粒(7) 的量至少為IO wt%。
6. 如權(quán)利要求l-5中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述固態(tài)金 屬或合金(6)的量被選擇，以使得由于所述焓交換形成的固體顆粒(7) 的量不超過65 wt%。
7. 如權(quán)利要求l-5中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述固態(tài)金 屬或合金(6)的量被選擇，以使得由于所述焓交換形成的固體顆粒(7) 的量不超過50 wt%。
8. 如權(quán)利要求l-7中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，裝入容器 (2)的固態(tài)金屬或合金(6)作為至少一個(gè)單獨(dú)塊被裝入容器(2)中。
9. 如權(quán)利要求l-8中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述攪拌由 機(jī)械攪拌器(5)進(jìn)行，并且所述固態(tài)金屬或合金(6)經(jīng)由所述攪拌器(5) 裝入所述容器(2)中。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述固態(tài)金屬或合金附 著于所述攪拌器(5)上。
11. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述固態(tài)金屬或合金通 過所述攪拌器(5)中的通道供給到所述熔融金屬或合金中。
12. 如權(quán)利要求l-ll中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述攪拌 通過電磁攪拌器進(jìn)行。
13. 如權(quán)利要求1-12中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，除了所述 固態(tài)金屬或合金(6)的冷卻作用外，熔融金屬或合金和固態(tài)金屬或合金(6) 的混合物受到附加的外部冷卻。
14. 如權(quán)利要求1-13中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，裝入的固 態(tài)金屬或合金(6)具有與裝入的熔融金屬或合金(3)相同的成分。
15. 如權(quán)利要求1-13中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，裝入的固 態(tài)金屬或合金(6)具有與裝入的熔融金屬或合金(3)不同的成分。
16. 如權(quán)利要求1-15中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，裝入的固 態(tài)金屬或合金(6)可溶解于裝入的熔融金屬或合金(3)中。
17. 如權(quán)利要求1-16中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在其冷卻 時(shí)由于添加的固態(tài)金屬或合金(6)的冷卻作用在熔體(3)中形成的固 體顆粒(7)的量足夠高，以基本上防止在無任何進(jìn)一步添加的固態(tài)金屬 或合金(6)的輔助的情況下當(dāng)其進(jìn)一步冷卻時(shí)在液-固金屬組合物(8) 中的枝晶結(jié)構(gòu)的生長。
18. 如權(quán)利要求1-17中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所生產(chǎn)的 液-固金屬組合物為亞共晶液-固金屬組合物(8)，并且所述熔融金屬或 合金為熔融亞共晶金屬或合金(3)，并且所述固態(tài)金屬或合金(6)為 與所述熔融金屬或合金(3)來自同一合金系的共晶或過共晶固態(tài)金屬或 合金(6)。
19. 如權(quán)利要求1-17中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所生產(chǎn)的 液-固金屬組合物為過共晶液-固金屬組合物(8)，所述熔融金屬或合 金為熔融過共晶金屬或合金(3)，并且所述固態(tài)金屬或合金(6)為與 所述熔融金屬或合金(3)來自同一合金系的共晶或過共晶固態(tài)金屬或 合金(6)。
20. 如權(quán)利要求1-17中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述固態(tài) 金屬或合金(6)與所述熔融金屬或合金(3)屬于不同合金系。
21. —種用于實(shí)施如權(quán)利要求l-20中任何一項(xiàng)所述方法的裝置，其特 征在于，其包括一容器(2)和至少一個(gè)攪拌器(5)，并且固態(tài)金屬或 合金(6)附著于所述攪拌器(5)或至少一個(gè)攪拌器(5)上。
22. 如權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，所述攪拌器(5)由具 有基本上比將裝入所述容器(2)中的液態(tài)金屬或合金的熔點(diǎn)高的熔點(diǎn)的 材料形成。
23. 如權(quán)利要求21-22中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述攪 拌器(5)完全由將裝入所述容器(2)中的固態(tài)金屬或合金形成。
24. —種用于實(shí)施如權(quán)利要求l-20中任何一項(xiàng)所述方法的裝置，其特 征在于，其包括一容器(2)和至少一個(gè)攪拌器(5)，并且所述至少一 個(gè)攪拌器設(shè)有通道，以用于通過所述通道將固態(tài)金屬或合金供給到熔融 金屬或合金中。
全文摘要
一種生產(chǎn)液-固金屬組合物(8)的方法，包括以下步驟將熔融金屬或合金(3)裝入一容器(2)中，將固態(tài)金屬或合金(6)裝入所述容器(2)中，在其冷卻時(shí)攪拌所述熔融金屬或合金(3)。所述固態(tài)金屬或合金(6)的量被選擇，以使得由于所述固態(tài)金屬或合金(6)與所述熔融金屬或合金(3)之間的焓交換將在所述熔體(3)中產(chǎn)生大量的固體顆粒(7)，并且所添加的固態(tài)金屬或合金(6)的至少一部分由通過所述熔融金屬或合金(3)傳遞的熱量熔化。
文檔編號(hào)B22D27/20GK101098974SQ200580046335
公開日2008年1月2日 申請(qǐng)日期2005年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月10日
發(fā)明者M·韋森, 曹海平 申請(qǐng)人:M·韋森;曹海平