專利名稱：半固態(tài)鎂合金流變成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半固態(tài)鎂合金加工方法，尤其涉及一種半固態(tài)半固態(tài)鎂 合金流變成型方法。
背景技術(shù)：
1970年美國麻省理工學(xué)院發(fā)現(xiàn)半固態(tài)合金材料的加工黏滯性低，且其流 動性可經(jīng)加剪應(yīng)力加以控制。金屬半固態(tài)成型是利用金屬結(jié)晶粒周圍產(chǎn)生少 許液態(tài)，但仍維持金屬固態(tài)外形的情形下加以塑性加工成型的一種技術(shù)。因 為變形主要根據(jù)晶粒間的滑動與轉(zhuǎn)動來達到，有別于一般鍛造需要使晶粒產(chǎn) 生差排移動的塑性變形，因此成型性比鍛造要容易得多，同時又具有鍛造的 優(yōu)點。與傳統(tǒng)的壓鑄成型技術(shù)比較，半固態(tài)成型具備充型平穩(wěn)，無湍流和噴 濺，加工溫度低，凝固收縮小等優(yōu)點，因而鑄件尺寸精度高，而且成型件的 表面平整光滑，鑄件內(nèi)部組織致密、晶粒細小。此外，由于金屬半固態(tài)成型 的加工溫度較低，及對模具的熱沖擊相對減少，有助延長模具壽命，加上成 件凝固時間短，有利提高生產(chǎn)量及縮短生產(chǎn)周期等許多優(yōu)點。半固態(tài)金屬成 型技術(shù)已經(jīng)得到了迅速發(fā)展，成為國際最為活躍的研究和開發(fā)領(lǐng)域之一目前， 一般工業(yè)應(yīng)用的半固態(tài)鎂合金成型工藝屬于觸變成型，對于鎂合 金來說，利用觸變成型工藝可以生產(chǎn)高品質(zhì)的零件，但工藝流程長、同時， 特殊的鎂合金原料價格較高，因為需要采用特殊設(shè)備和坯料制造鎂合金顆粒， 制備工藝比較復(fù)雜。為了解決半固態(tài)鎂合金觸變成型的工藝缺點，進一步降低鎂合金零件的 生產(chǎn)成本，半固態(tài)鎂合金的流變成型技術(shù)成為目前國際上的主攻方向。采用 鎂合金流變成型工藝，將可大大縮短生產(chǎn)的工藝流程，大幅度減少設(shè)備投資， 最終將會顯著降低半固態(tài)鎂合金成型件的生產(chǎn)成本。而半固態(tài)鎂合金的流變成型之所以會成為未來的發(fā)展方向，主要是因為流變成型更有利于控制鎂合金材料結(jié)構(gòu)組織，以改善鎂合金材料機械性能。 發(fā)明內(nèi)容鑒于上述各項優(yōu)點，本發(fā)明的目的在于第一提供一種能使鎂合金材料產(chǎn)生大量變形且加工快速的方法，達到 改善鎂合金材料機械性能的效果。第二待加工的鎂合金材料能夠連續(xù)進行流變成型，由此能夠提高效率。 本發(fā)明的方法所采用的工藝流程如下本發(fā)明的半固態(tài)鎂合金流變成型方法，包括以下步驟通過螺旋推進器 將固體鎂合金型材傳送至金屬熔化通道中；通過設(shè)于該金屬熔化通道外部的 加熱裝置，將所述固體鎂合金型材加熱至超過液相溫度80 90氏度，以形成 鎂合金熔液；將鎂合金熔液分流至被加熱到與鎂合金熔液溫度相同的至少兩 個通道支管中，在所述通道支管中向所述鎂合金熔液施加壓力，使所述鎂合 金熔液在所述通道支管中分流變形；將通過分流變形的鎂合金熔液引入到冷 卻通道中，并在該冷卻通道中冷卻至半固態(tài)鎂合金，其中固體含量為5 7%， 隨后將冷卻通道中的半固態(tài)鎂合金引入到與所述半固態(tài)鎂合金溫度相同的另 外至少兩個通道支管中，以再次在所述另外至少兩個通道支管中向所述鎂合 金熔液施加壓力，直到獲得所需鎂合金性質(zhì)；將再次被施壓的鎂合金熔液引 入到預(yù)擠壓容器中，并在該預(yù)擠壓容器中再次冷卻至半固態(tài)鎂合金，此時固 體含量為35 55%，將所述半固態(tài)鎂合金擠壓至模具中，以形成所需尺寸形 狀。優(yōu)選的是，本發(fā)明的半固態(tài)鎂合金流變成型方法，其中，向所述鎂合金 熔液施加壓力時，是沿多個彼此相對的方向以相等力施加，以確保施壓的平 衡性。優(yōu)選的是，本發(fā)明的半固態(tài)鎂合金流變成型方法，其中，所述固體鎂合 金型材的成分是Al 6.5 7.0重量％; Cu 1.5 3.0重量％; Zn 2.0 2.5重量 %; Be0.03重量o/o;其余為Mg。優(yōu)選的是，本發(fā)明的半固態(tài)鎂合金流變成型方法，其中，所述至少兩個 通道支管被加熱到與鎂合金熔液溫度相同的步驟是通過向均勻纏繞在所述至少兩個通道支管外壁上的熱阻絲通電而實現(xiàn)的。 本發(fā)明的有益效果是第一采用本發(fā)明的半固態(tài)鎂合金流變成型方法，由于鎂合金經(jīng)過了反 復(fù)的分流變形處理，能夠使得半固態(tài)鎂合金具有比較好的機械性能，由此成 型的鎂合金零部件的缺陷最小化；第二發(fā)明人通過反復(fù)實驗發(fā)現(xiàn)，特別是采用成分為A16.5 7.0重量 %; Cu 1.5 3.0重量％; Zn 2.0 2.5重量％; Be 0.03重量％;其余為Mg的 固體鎂合金型材通過本發(fā)明所述的方法進行流變成型，能夠起到非常好的成 型效果。


圖1為本發(fā)明所述半固態(tài)鎂合金流變成型方法的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明，以使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員參照本 說明書后能夠據(jù)以實施。如圖1所示，本發(fā)明所述的半固態(tài)鎂合金流變成型方法包括以下步驟 首先通過推進器將固體鎂合金型材傳送至金屬熔化通道中，通常這種推 進器為螺旋推進器。隨后通過設(shè)于該金屬熔化通道外部的加熱裝置，將所述固體鎂合金型材加熱至超過液相溫度80 90氏度，以形成鎂合金熔液。設(shè)于金屬熔化通道外部的加熱裝置有很多種，實驗中采用的是纏繞在通 道外部的電阻絲加熱法。而賣踐中也可以是電磁感應(yīng)加熱器，或者是其它一 些加熱器。將固體鎂合金型材加熱至超過液相溫度80 90氏度是通過實驗測 試出的能獲得比較理想的效果。試驗中，液相溫度是595攝氏度，而將固體 鎂合金型材加熱到680攝氏度左右時獲得了不錯的效果，發(fā)明人同樣測試了 675攝氏度和685攝氏度的情況，結(jié)果同樣良好。將鎂合金熔液分流至被加熱到與鎂合金熔液溫度相同的至少兩個通道支 管中，在所述通道支管中向所述鎂合金熔液施加壓力，使所述鎂合金熔液在 所述通道支管中分流變形。試驗中采用了四個通道支管，這些通道支管彼此間隔30° 。向鎂合金熔液施加壓力可以釆用活塞推桿的方式，也可以采用一 些其它常用方式。鎂合金熔液受到擠壓則會產(chǎn)生分流變形。實際上所謂的在 所述通道支管中向所述鎂合金熔液施加壓力并不僅限于壓力僅限于分流支管 中，而是可以在金屬熔化通道的末端即施加壓力，而將鎂合金熔液擠壓至通 道支管中，由此產(chǎn)生了在所述通道支管中向所述鎂合金熔液施加壓力的效果， 從而導(dǎo)致鎂合金熔液分流變形。將通過分流變形的鎂合金熔液聚合在一起，引入到冷卻通道中，并在該 冷卻通道中邊攪拌邊冷卻至半固態(tài)鎂合金。攪拌的方式包括機械攪拌、電磁 攪拌、氣體鼓泡、低頻、高頻或電磁波振蕩、電沖擊攪動等。熔融的鎂合金冷卻到越過液相溫度后，形成半固態(tài)鎂合金，其中需要將 半固態(tài)鎂合金中固體物質(zhì)的含量控制在5 7%之間，隨后將冷卻通道中的半 固態(tài)鎂合金引入到與所述半固態(tài)鎂合金溫度相同的另外至少兩個通道支管 中，以再次在所述另外至少兩個通道支管中向所述鎂合金熔液施加壓力，直 到獲得所需鎂合金性質(zhì)。本發(fā)明通過分別對熔融(熔化)鎂合金和剛進入半 固態(tài)狀態(tài)下的鎂合金施加壓力，提高了半固態(tài)鎂合金的機械性能，對后續(xù)的 流變成型起到非常大的改善作用。將再次被施壓的鎂合金熔液引入到預(yù)擠壓容器中，并在該預(yù)擠壓容器中 再次冷卻至半固態(tài)鎂合金，此時固體含量為35 55%,當(dāng)打到這種固體含量 時，將所述半固態(tài)鎂合金擠壓至模具中，以形成所需尺寸形狀。其中，向所述鎂合金熔液施加壓力時，可以是沿多個彼此相對的方向以 相等力施加，以確保施壓的平衡性。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用如下配比的鎂基合金時，能夠獲得非常好 的流變成型效果，即其中，所述固體鎂合金型材的成分是八16.5 7.0重量 %; 011.5 3.0重量％; Zn2.0 2.5重量o/o; Be0.03重量o/o;其余為Mg。所述至少兩個通道支管被加熱到與鎂合金熔液溫度相同的步驟是通過向 均勻纏繞在所述至少兩個通道支管外壁上的熱阻絲通電而實現(xiàn)的。盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方 式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng) 域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖 例。
權(quán)利要求
1.一種半固態(tài)鎂合金流變成型方法，其中，包括以下步驟通過推進器將固體鎂合金型材傳送至金屬熔化通道中；通過設(shè)于該金屬熔化通道外部的加熱裝置，將所述固體鎂合金型材加熱至超過液相溫度80～90氏度，以形成鎂合金熔液；將鎂合金熔液分流至被加熱到與鎂合金熔液溫度相同的至少兩個通道支管中，在所述通道支管中向所述鎂合金熔液施加壓力，使所述鎂合金熔液在所述通道支管中分流變形；將通過分流變形的鎂合金熔液引入到冷卻通道中，并在該冷卻通道中邊攪拌邊冷卻至半固態(tài)鎂合金，其中固體含量為5～7％，隨后將冷卻通道中的半固態(tài)鎂合金引入到與所述半固態(tài)鎂合金溫度相同的另外至少兩個通道支管中，以再次在所述另外至少兩個通道支管中向所述鎂合金熔液施加壓力，直到獲得所需鎂合金性質(zhì)；將再次被施壓的鎂合金熔液引入到預(yù)擠壓容器中，并在該預(yù)擠壓容器中再次冷卻至半固態(tài)鎂合金，此時固體含量為35～55％，將所述半固態(tài)鎂合金擠壓至模具中，以形成所需尺寸形狀。
2. 如權(quán)利要求1所述的半固態(tài)鎂合金流變成型方法，其中，向所述鎂合 金熔液施加壓力時，是沿多個彼此相對的方向以相等力施加，以確保施壓的 平衡性。
3. 如權(quán)利要求1所述的半固態(tài)鎂合金流變成型方法，其中，所述固體鎂 合金型材的成分是Ai 6.5 7.0重量％; Cu 1.5 3.0重量％; Zn 2.0 2.5重 量％; Be0.03重量n/。；其余為Mg。
4. 如權(quán)利要求1所述的半固態(tài)鎂合金流變成型方法，其中，所述至少兩 個通道支管被加熱到與鎂合金熔液溫度相同的步驟是通過向均勻纏繞在所述 至少兩個通道支管外壁上的熱阻絲通電而實現(xiàn)的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半固態(tài)鎂合金流變成型方法，包括以下步驟通過設(shè)于該金屬熔化通道外部的加熱裝置，將固體鎂合金型材加熱，以形成鎂合金熔液；將鎂合金熔液分流至至少兩個通道支管中，在所述通道支管中向所述鎂合金熔液施加壓力；將通過分流變形的鎂合金熔液引入到冷卻通道中，并在該冷卻通道中冷卻至半固態(tài)鎂合金，隨后將冷卻通道中的半固態(tài)鎂合金引入到另外所述至少兩個通道支管中，以再次在所述另外至少兩個通道支管中向所述鎂合金熔液施加壓力，直到獲得所需鎂合金性質(zhì)；將再次被施壓的鎂合金熔液引入到預(yù)擠壓容器中，并在該預(yù)擠壓容器中再次冷卻至半固態(tài)鎂合金，將所述半固態(tài)鎂合金擠壓至模具中，以形成所需尺寸形狀。
文檔編號B22D17/30GK101554654SQ20091008488
公開日2009年10月14日 申請日期2009年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月26日
發(fā)明者仝仲盛, 劉國棟, 劉新元, 衛(wèi)亞平, 張明峰, 李勝凱, 白夏冰, 莉 肖 申請人:北京廣靈精華科技有限公司