专利名称：半固态非枝晶锌基合金的制备方法
技术领域：
本发明属于半固态金属成形技术领域，特别涉及一种制备半固态非枝晶金属浆料的方法。
背景技术：
自上世纪七十年代由美国科学家首次提出金属的半固态成形概念以来，该技术就受到国际材料界的广泛关注。这种成形技术是一种介于传统铸造和锻造之间的新型成形技术，它复合了铸造和锻造的优点，不仅可以显著减少或消除缩松，提高零件的质量，还可以节约能源、延长模具寿命、提高生产效率。根据成形过程的一些技术特点，金属的半固态成形分为流变成形和触变成形两种，其中因触变成形易于组织生产、实现自动化，应用较为广泛，在发达国家已被用来制造铝合金汽车零件、镁合金的电子产品外壳等。
触变成形一般包括非枝晶锭料的制备、二次加热和成形三个步骤，因非枝晶锭料的制备和二次加热决定了成形前半固态浆料的组织，从而也决定了随后的成形性和产品的最终质量，所以如何获得高质量的半固态浆料是该技术的关键，也是材料界研究的热点之一，其目的是获得具有细小、圆整、均匀初生相颗粒的半固态浆料。人们在此方面作了大量的工作，提出了许多方法，主要有(1)搅拌法，分为机械搅拌和电磁搅拌，即在金属凝固过程中或在某一半固态温度下进行机械或电磁搅拌，使凝固出的树枝晶碎断为非枝晶。机械搅拌设备简单，易于实现；缺点是容易造成熔体污染、卷入气体，而且生产效率低。电磁搅拌克服了这些缺点，是目前应用最广的一种方法；但其设备复杂，所得浆料固相率不能太高(小于60％)，而且与机械搅拌法一样，初生相颗粒呈玫瑰状，尺寸大、形状不规则。(2)半固态等温热处理法，该法是将经变质、细化处理的锭料在半固态温度进行等温处理以获得半固态组织。与搅拌法相比，此方法略去了熔体处理步骤，如搅拌，仅需在浇铸原坯锭时加入变质(细化)剂，使传统三步骤的触变成形过程简化为两步骤，而且所得组织中初生相颗粒细小、均匀、圆整，是很有应用潜力的一种方法。但是因变质剂的加入，往往会造成材料的污染。(3)预变形-半固态等温热处理法，将传统铸造得到的具有发达树枝晶的坯料在其结晶温度以下进行一定量的变形后，再经半固态等温热处理即可。此方法所得到的半固态组织较(2)法的好，但需要一道预变形的工艺，而且因变形均匀性的影响，只能生产小尺寸的零件。(4)其它方法，如液相线浇铸法、喷射沉积法、超声波法、粉末冶金法、剪切-冷却-轧制法等等。这些方法因设备、工艺复杂、或生产效率低等因素的影响，目前仍处于研究阶段，离实用还有一段距离。
发明内容
本发明的目的在于开发一种工艺简单、所得半固态组织优良、能简化触变成形过程的非枝晶半固态锌基合金浆料的制备方法。
半固态非枝晶锌基合金浆料的制备方法，首先进行坯料的制备，在其固溶温度热处理一定的时间后，再在其半固态温度经部分重熔即可。
在制备ZA27合金半固态浆料时，将ZA27合金棒料在370℃的温度下进行固溶处理3～5小时，然后将其迅速移至别的加热装置中在460℃的温度下加热30分钟。
与其它方法相比，本发明的制浆工艺具有如下优点(1)工艺简单易行，使传统的三步触变成形工艺简化为两步骤将传统铸造工艺得到坯料在二次加热设备中依次完成固溶处理和部分重熔，然后成形。即本方法中的固溶处理可在二次加热过程中完成合理设定现行的多工位电磁感应加热设备的工艺参数，开始的工位进行固溶处理，后面的工位可实现部分重熔，而无需将固溶处理作为单独的步骤用单独的设备完成。(2)略去了熔体处理步骤，避免了因此而造成的熔体污染、吸气、能耗等。(3)适用合金范围广。根据本发明制浆的原理看固溶处理中晶臂的粗化及随后部分重熔中粗化了的晶臂从枝晶分离，一切树枝晶倾向明显(一次晶臂比较粗大，二次枝晶修长)的合金均适用。在通常情况下，触变成形原坯料的生产均使用连续铸造的方法，而用此方法生产的合金基本都具有这样的树枝晶组织。用本方法通过改变重熔温度既可以生产高固相率的半固态浆料，也可以生产低固相率的浆料，既适用于高熔点的合金，也适用于低熔点的合金。
图1是用一般铸造方法铸造的ZA27合金的组织金相图，图2是图1中ZA27合金在460℃部分重熔后的半固态组织金相图，图3是用一般铸造方法铸造的ZA27合金在370℃固溶处理3小时后的组织金相图，图4是图3中的ZA27合金固溶后在460℃部分重熔后的半固态组织金相图。
具体实施例方式
首先用一般的铸造方法铸造ZA27合金坯料，图1所示为用一般铸造方法铸造的ZA27合金坯料的组织金相图，然后将ZA27合金坯料放入温度为370℃的电阻炉中进行2～4小时的固溶处理，图2所示为固溶处理后的ZA27合金的组织金相图，然后将其迅速移至温度为460℃的电阻炉中加热30分钟，即可得到固相颗粒约42μm、圆整、均匀，固相率约62％的半固态浆料，如图4所示。图2为ZA27合金未经固溶处理，直接在460℃进行部分重熔后的半固态组织金相图。
权利要求
1.半固态非枝晶锌基合金浆料的制备方法，首先进行坯料的制备，其特征在于在其固溶温度热处理一定的时间后，再在其半固态温度经部分重熔即可。
2.根据权利要求1所述的半固态非枝晶锌基合金浆料的制备方法，其特征在于在制备ZA27合金半固态浆料时，将ZA27合金棒料在370℃的温度下进行固溶处理3～5小时，然后将其迅速移至别的加热装置中在460℃的温度下加热30分钟。
全文摘要
半固态非枝晶锌基合金浆料的制备方法，首先进行坯料的制备，在其固溶温度热处理一定的时间后，再在其半固态温度经部分重熔即可。在制备ZA27合金半固态浆料时，将ZA27合金棒料在370℃的温度下进行固溶处理3～5小时，然后将其迅速移至别的加热装置中在460℃的温度下加热30分钟。
文档编号C22C18/00GK1683575SQ20051004185
公开日2005年10月19日 申请日期2005年3月11日 优先权日2005年3月11日
发明者陈体军, 李元东, 郝远, 马颖, 阎峰云, 杨贵荣 申请人:兰州理工大学