旋转浇注制备AZ91D镁合金半固态浆料的方法 【技术领域】
本发明属金属材料成型技术领域，涉及镁合金半固态浆料的制备方法。
背景技术
作为轻金属，比强度、比刚度，镁合金仅次于钛合金及合金结构钢，不仅远远高于工程材料，而且明显高于铝合金，其抗冲击、加工性能、可回收性能均优于铝合金。正是由于镁的这些优良特性，近年来镁及其合金已广泛应用于航空、航天、航海、通信、交通、音响影像器材、微电子技术等领域。镁合金所具有的优异的薄壁铸造性能及良好的比强度、比刚度和抗撞能力，能充分满足计算机、通信、消费类电子产品高度集成化、转薄化、微型化、抗摔撞及电磁屏蔽、散热和环保等要求。当前在手机、笔记本电脑等行业，也已经掀起了镁合金外壳及零部件研发与应用的热潮。研究镁合金成形技术，发展我国镁合金零件的生产是我国当前重要的课题之一。
半固态成形技术被公认为21世纪最有前途的轻合金近净成形技术，包括触变成形和流变成形两条成形路线。近几年来，半固态成形技术在国内发展迅猛，但主要集中在半固态触变成形，关于半固态流变成形的系统研究工作的报道，有北京科技大学康永林学者利用剪切变形原理开发了一种低熔点合金半固态浆料流变成形工艺；东北大学崔建中等学者系统地研究了液相线铸造工艺，目前已经将该项工艺用于制备镁合金半固态浆料。
总之，制备半固态浆料的方法很多(半固态金属成形技术[M]，毛卫民，机械工业出版社，2004版)。如机械搅拌法、电磁搅拌法、超声振动法、变形诱变激活法和喷射沉积法等等。而每种方法都有其各自的缺点，传统的机械搅拌法的生产效率低，搅拌室和搅拌棒寿命短，搅拌棒和搅拌室易污染半固态合金浆料，只适合于实验室的研究工作，无法满足商业生产的需要；电磁搅拌法由于存在“集肤效应”，一般认为只能制备直径在150mm以下的半固态浆料，且能耗大；超声振动法的超声振动波的衰减厉害，超声波不能到达较深或较远的区域；变形诱变激活法需要很大的挤压变形量，所以只能制备小直径的合金半固态坯料；喷射沉积法制备地半固态坯料价格昂贵，只适合于制备高级或难熔合金坯料和成形高级零件毛坯，尚不能大规模应用。
南昌大学杨湘杰等人于2003年提出了斜管法流变制浆工艺(斜管法流变制浆设备工艺参数的研究，蔡卫华、杨湘杰等，《南昌大学学报》工科版第25卷第3期13-17页)，并在其后的几年中对流变成形铝合金半固态浆料制备作了较深入的研究，并提出了旋转浇注铝合金半固态浆料的制备方法(转动输送管制备半固态ZL101合金浆料，胡斌、郭洪民、杨湘杰，《特种铸造及有色合金》，2005年第25卷第2期，第103-105页)。
【发明内容】
本发明目的在于提供一种采用旋转浇注制备AZ91D镁合金半固态浆料方法。
本发明所述的制备方法如下：
(1)熔炼，精炼AZ91D镁合金熔体：将AZ91D镁合金在熔炼保温炉内进行熔化，精炼AZ91D镁合金熔体，然后将AZ91D镁合金熔体冷却到浇注温度630-650℃，保温10-30min，使AZ91D镁合金熔体的温度和化学成分均匀化。
AZ91D镁合金熔体冷却到浇注温度后的保温时间最好为15-20min。
(2)旋转浇注：先将不锈钢旋转浇注管预热至温度60-80℃，控制浇注管转速为Or/min-105r/min，旋转浇注管倾角为20-30度，将上述AZ91D镁合金熔体通过导向管浇入旋转浇注管。
(3)控制晶粒生长阶段：先将结晶器预热至温度470-500℃，AZ91D镁合金熔体经旋转浇注管进入结晶器，经缓慢冷却和保温两个环节，促使初生相生长。结晶器内熔体的保温时间为5-15min。
在此过程中，采取相应的有效措施防止镁合金氧化燃烧。在整个封闭的环境中充入氩气进行保护镁合金熔体，实施隔离，防止燃烧。
本发明所述的制备方法制备出的AZ91D镁合金半固态浆料，其晶粒组织细小，平均晶粒直径为40-50μm，晶粒分布较均匀。
本发明所述的制备方法浆料制备工艺流程短、能耗低、效率高、设备简单、结构紧凑、适用性强，特别适合于我国中小型企业；
本发明所述的制备方法制备性能优良的镁合金半固态浆料，浇注过程中不发生燃烧，其装置简单，成本低廉，操作方便，实用性强。
【附图说明】
图1为本发明实施例1所述的工艺过程所制备的AZ91D镁合金半固态浆料组织结构图。
图2为本发明实施例2所述的工艺过程所制备的AZ91D镁合金半固态浆料组织结构图。
图3为本发明实施例3所述的工艺过程所制备的AZ91D镁合金半固态浆料组织结构图。
图4为本发明实施例4所述的工艺过程所制备的AZ91D镁合金半固态浆料组织结构图。
【具体实施方式】
实施例1。
本发明是AZ91D镁合金的浆料制备工艺，该合金的化学成分(质量分数，％)为：Al-8.920，Zn-0.617，Mn-0.208，Si-0.023，Fe-0.002，Cu-0.001，Be-0.001，Ni-0.001，其余为Mg。该合金的液相线温度为595℃，固相线温度为470℃。具体工艺过程如下：
(1)将AZ91D镁合金在熔炼炉内进行710℃高温熔化，并精练1h；之后将AZ91D镁合金熔体冷却到浇注温度630℃，保温15min，使AZ91D镁合金熔体的温度和化学成分均匀化。
(2)旋转浇注：先将旋转浇注管的预热温度为60℃，旋转浇注管转速为0r/min，旋转浇注管倾角为25度，将上述AZ91D镁合金熔体通过导向管浇入旋转浇注管。
(3)将结晶器预热至温度470℃，AZ91D镁合金熔体流入结晶炉，保温8min。
实施例2。
实施例1所述的镁合金。
(1)将AZ91D镁合金在熔炼炉内进行710℃高温熔化，并精练1h；之后将AZ91D镁合金熔体冷却到浇注温度630℃，保温15min，使AZ91D镁合金熔体的温度和化学成分均匀化。
(2)旋转浇注：先将旋转浇注管的预热温度为60℃，旋转浇注管转速为75r/min，旋转浇注管倾角30度，将上述AZ91D镁合金熔体通过导向管浇入旋转浇注管。
(3)将结晶器预热至温度475℃，AZ91D镁合金熔体流入结晶炉，保温8min。
实施例3。
实施例1所述的镁合金。
(1)将AZ91D镁合金在熔炼炉内进行710℃高温熔化，并精练1h；之后将AZ91D镁合金熔体冷却到浇注温度635℃，保温15min，使AZ91D镁合金熔体的温度和化学成分均匀化。
(2)旋转浇注：先将旋转浇注管的预热温度为60℃，旋转浇注管转速为45r/min，旋转浇注管倾角20度，将上述合金熔体通过导向管浇入旋转浇注管。
(3)将结晶器预热至温度480℃，AZ91D镁合金熔体流入结晶炉，保温6min。实施例4。
实施例1所述的镁合金。
(1)将AZ91D镁合金在熔炼炉内进行710℃高温熔化，并精练1h；之后将AZ91D镁合金熔体冷却到浇注温度635℃，保温15min，使AZ91D镁合金熔体的温度和化学成分均匀化。
(2)旋转浇注：先将旋转浇注管的预热温度为60℃，旋转浇注管转速为75r/min，旋转浇注管倾角为23度，将上述AZ91D镁合金熔体通过导向管浇入旋转浇注管。
(3)将结晶器预热至温度500℃，AZ91D镁合金熔体流入结晶炉，保温6min。