專利名稱：一種半固態(tài)合金的電脈沖鑄軋方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬合金材料的鑄軋成形領(lǐng)域，特別是半固態(tài)合金的電脈沖軋制方法
背景技術(shù)：
鑄軋技術(shù)是冶金及材料加工領(lǐng)域的一項(xiàng)短流程、節(jié)能技術(shù)，它將合金的鑄造成形 和軋制變形技術(shù)融合為一體，將金屬熔體直接“鑄軋”成帶坯。半固態(tài)鑄軋制工藝是合金在 半固態(tài)下送入軋輥間進(jìn)行凝固和軋制的方法。目前半固態(tài)鑄軋技術(shù)的研究主要集中在鋁合 金以及鋼鐵材料，且較多的是研究半固態(tài)垂直雙輥鑄軋。H. Watari等在世界上第一次提出 了一種鎂合金薄板半固態(tài)雙輥鑄軋工藝，并用鎂合金AZ31B，AZ91D，AM50A和AM60B來(lái)做雙 輥薄帶鑄軋。通過(guò)改變半固態(tài)合金的溫度和軋輥的轉(zhuǎn)速，確定出合理的加工條件。發(fā)現(xiàn)在 速度為25m/min時(shí)可以生產(chǎn)出2. 1 3. Imm厚的鎂合金板。目前國(guó)內(nèi)液態(tài)雙輥鑄軋技術(shù)研 究始于20世紀(jì)80年代中期，輕有色金屬及其合金的鑄軋已屬于成熟技術(shù)。液態(tài)黑色金屬 及高溫合金的鑄軋技術(shù)仍然不成熟，這些合金的熔點(diǎn)高，變形抗力大，對(duì)軋制設(shè)備及軋輥的 要求高，液態(tài)合金的總熱容量大，對(duì)軋輥的加熱強(qiáng)度大，合金因收縮量大，缺陷較多，加工成 材率低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種半固態(tài)合金的電脈沖鑄軋方法。本發(fā)明是一種半固態(tài)合金的電脈沖鑄軋方法，將半固態(tài)合金漿料注入兩個(gè)反向旋 轉(zhuǎn)的軋輥之間，在脈沖電流作用下，進(jìn)行快速凝固和塑性變形，從而獲得合金板材，或薄材， 或者棒材，或線材。本發(fā)明是將半固態(tài)鑄軋技術(shù)與電脈沖凝固和改性技術(shù)相結(jié)合，在合金半固態(tài)鑄軋 過(guò)程中引入高能脈沖電流，對(duì)半固態(tài)合金中的液相凝固起到細(xì)化晶粒，減少偏析等作用；對(duì) 半固態(tài)合金中的固相起到補(bǔ)充熱量、改善組織形態(tài)、提高塑性等作用，從而實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定加 工和提高合金綜合力學(xué)性能的目的。本發(fā)明提供了一種半固態(tài)合金的電脈沖鑄軋方法，與 傳統(tǒng)半固態(tài)鑄軋相比，此時(shí)等軸晶率增加，晶粒細(xì)化，偏析現(xiàn)象減輕。
圖1半固態(tài)合金電脈沖立式鑄軋裝置圖，圖2為半固態(tài)合金電脈沖傾斜鑄軋裝置。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，為本發(fā)明的半固態(tài)合金電脈沖立式鑄軋裝置圖，利用各種半固態(tài)制 備方法制備半固態(tài)漿料，將半固態(tài)合金漿料6通過(guò)保溫坩堝2的鑄嘴垂直注入兩個(gè)反向旋 轉(zhuǎn)的軋輥3、5之間，進(jìn)行快速凝固和塑性變形，從而獲得合金板材，或薄材，或者棒材，或線 材。軋制時(shí)輥間距可以調(diào)節(jié)，軋輥采用耐高溫材料，設(shè)計(jì)為水冷、油冷甚至液氮冷卻，圖示為 空心水冷輥5。供電方式有兩種，其一為軋輥間采用接觸式電刷3加電，一軋輥為正極，另一軋輥為負(fù)極，或者一個(gè)軋輥采用電刷接正極，與半固態(tài)合金接觸的保溫坩堝2接負(fù)極。脈沖 電流也可以由脈沖電源裝置4來(lái)提供。 如圖2所示，為半固態(tài)合金電脈沖傾斜鑄軋裝置，兩輥中心連線00和半固態(tài)合金 漿料的進(jìn)料方向0' 0'呈夾角θ，θ角的范圍為90 120°，將澆包1中的半固態(tài)漿料 6注入熔池2'，與軋輥接觸并密封的熔池2中的半固態(tài)合金漿料6沿著與兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)軋 輥中心連線00傾斜的方向0' 0'注入兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的軋輥進(jìn)行軋制，在脈沖電流作用下， 進(jìn)行快速凝固的和塑性變形，從而獲得合金板材，或薄材，或者棒材，或線材。鑄軋時(shí)輥間距 可手動(dòng)調(diào)節(jié)，軋輥采用耐高溫材料，設(shè)計(jì)為水冷、油冷或液氮冷卻，圖示為空心水冷輥5。供 電方式有兩種，其一為軋輥間采用接觸式電刷3加電，一軋輥為正極，另一軋輥為負(fù)極，其 二為一軋輥采用電刷接正極，與半固態(tài)合金接觸的熔池接負(fù)極。脈沖電流也可以由脈沖電 流發(fā)生裝置4來(lái)提供。下面結(jié)合幾個(gè)具體合金進(jìn)一步展開本發(fā)明。實(shí)施例1 :ΑΖ31Β鎂合金采用如圖1所示的立式鑄軋工藝，軋輥直徑為210mm，通過(guò)變頻器控制軋制速度， 鑄軋速度為0. 8 1. Om ^irT1,調(diào)節(jié)輥縫為2mm，保溫坩堝保持半固態(tài)漿料的溫度在560 570°C之間，進(jìn)行鑄軋，以水冷冷卻，冷卻速度550°C /S 600°C /S，在頻率為50Hz，電流為 200A，占空比為10%時(shí)得到邊部整齊，表面質(zhì)量較好的鎂合金薄帶，鑄軋帶的晶粒組為織細(xì) 小的等軸晶，晶粒大小不是很均勻，平均晶粒為15μπι 25μπι，極大地消除了偏析，提高金 屬材料的塑性變形能力，改善了材料的綜合力學(xué)性能。實(shí)施例2:5754鋁合金由于5754鋁合金熔體流動(dòng)性差，采用了如圖2的立式鑄軋方案，軋輥直徑為 210mm,輥縫3. Omm,保溫坩堝溫度670 685°C，鑄軋速度0. 7 0. 8m .mirT1,水冷，冷卻速度 6000C /S 650°C /S，在頻率為100Hz，電流為400A，占空比為20%時(shí)得到抗拉強(qiáng)度210 215N*mm2，伸長(zhǎng)率24 26%，晶粒比普通鑄軋細(xì)小的組織。由α相和β相組成，β相呈 顆粒狀和條狀，析出的金屬間化合物的分布、大小、位置和結(jié)構(gòu)是具有良好的可變形加工的 組織。實(shí)施例3:Α356鋁合金采用如圖3的傾斜鑄軋方案，軋輥直徑為210mm，輥縫3. Omm,熔池溫度在595 615°C之間，鑄軋速度0. 7 0. 8m · mirT1，以冷水通入水冷空心輥冷卻，控制流量，冷卻速度 5800C /S 630°C /S，在頻率為180Hz，電流為600A，占空比為20%時(shí)獲得了晶粒細(xì)小的組 織，平均晶粒尺寸為10 50 μ m,性能檢測(cè)表明抗拉強(qiáng)度達(dá)到280MPa，延伸率為20%。實(shí)施例4 :lCrl8Ni9Ti不銹鋼采用如圖4的傾斜鑄軋方案，軋輥直徑為210mm，輥縫4. 0mm，熔池溫度在1500°C左 右，鑄軋速度0. 333m 'min"1,以冷水通入水冷空心輥冷卻，在頻率為2KHz，電流為1000A，占 空比為40%時(shí)獲得了等軸化程度比傳統(tǒng)工藝更好的組織織構(gòu)，碳化物析出量也要少，得到 的奧氏體晶粒直徑為10 50 μ m，性能檢測(cè)表明抗拉強(qiáng)度和延伸率也有改善。
權(quán)利要求
一種半固態(tài)合金的電脈沖鑄軋方法，其特征在于將半固態(tài)合金漿料注入兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的軋輥之間，在脈沖電流作用下，進(jìn)行快速凝固和塑性變形，從而獲得合金板材，或薄材，或者棒材，或線材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半固態(tài)合金的電脈沖鑄軋方法，其特征在于將半固態(tài)合金 漿料垂直注入兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的軋輥之間，進(jìn)行快速凝固和塑性變形，從而獲得合金板材，或 薄材，或者棒材，或線材。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半固態(tài)合金的電脈沖鑄軋方法，其特征在于將與軋輥接觸 并密封的熔池中的半固態(tài)合金漿料與兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)軋輥中心連線傾斜的方向注入兩個(gè)反 向旋轉(zhuǎn)的軋輥進(jìn)行軋制，在脈沖電流作用下，進(jìn)行快速凝固的和塑性變形，從而獲得合金板 材，或薄材，或者棒材，或線材。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半固態(tài)合金的電脈沖鑄軋方法，其特征在于脈沖電流的施加 方式為采用電刷直接給兩個(gè)軋輥加電，一個(gè)軋輥為正極，另一軋輥為負(fù)極；或者采用電刷 將正極與其中一軋輥連接，垂直軋制時(shí)負(fù)極與半固態(tài)合金相接觸的保溫坩堝連接，傾斜軋 制時(shí)負(fù)極與半固態(tài)合金相接觸的熔池連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半固態(tài)合金的電脈沖鑄軋方法，其特征在于電脈沖參數(shù)為 頻率在50Hz 2KHz范圍內(nèi)，占空比為10% 40%，脈沖電流為200A 1000A。
6.據(jù)權(quán)利要求3所述的半固態(tài)合金的電脈沖鑄軋方法，其特征在于兩個(gè)軋輥的中心連 線(OO)與半固態(tài)合金漿料的進(jìn)料方向(0' 0')呈90 120°夾角。
全文摘要
一種半固態(tài)合金的電脈沖鑄軋方法，由將半固態(tài)合金漿料注入兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的軋輥之間，在脈沖電流作用下，進(jìn)行快速凝固和塑性變形，從而獲得合金板材，或薄材，或者棒材，或線材；可較顯著地消除偏析，細(xì)化晶粒，提高金屬材料的塑性變形能力，改善了材料的綜合力學(xué)性能。
文檔編號(hào)B22D27/02GK101817071SQ200910117549
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者楊群英, 程從德, 閻峰云, 馬穎, 黃旺, 黃曉鋒 申請(qǐng)人:蘭州理工大學(xué)