基于熔体混合的半固态制浆工艺
阅读说明：本技术 基于熔体混合的半固态制浆工艺 (Semi-solid pulping process based on melt mixing ) 是由 王连登 王火生 王沁峰 于 2021-01-11 设计创作，主要内容包括：本发明提出了基于熔体混合的半固态制浆工艺,包括以下步骤：S1、混合：将高温合金熔体A和低温合金熔体B混合成合金混合熔体；S2、搅拌：通过搅拌装置将合金混合熔体分为两股环形流动的流体,两股流体交汇并在交汇处对流碰撞；S3、保温：搅拌好的合金混合熔体置于保温环境中保温；S4、成型：当保温环境中的合金混合熔体达到规定的固相率后,将合金混合熔体倒入到成型设备中获得制件。本发明的工艺步骤简单、制浆效率高、混合均匀、形核率高、粘度好、固相率好、成本低。(The invention provides a semi-solid pulping process based on melt mixing, which comprises the following steps: s1, mixing: mixing the high-temperature alloy melt A and the low-temperature alloy melt B into an alloy mixed melt; s2, stirring: dividing the alloy mixed melt into two annularly flowing fluids by a stirring device, wherein the two fluids are converged and convectively collided at the junction; s3, heat preservation: placing the stirred alloy mixed melt in a heat preservation environment for heat preservation; s4, molding: and when the alloy mixed melt in the heat preservation environment reaches the specified solid phase rate, pouring the alloy mixed melt into a forming device to obtain a finished piece. The invention has the advantages of simple process steps, high pulping efficiency, uniform mixing, high nucleation rate, good viscosity, good solid phase rate and low cost.)
技术领域
本发明涉及半固态制浆工艺，特别涉及基于熔体混合的半固态制浆工艺。
背景技术
半固态制浆技术可对轻合金熔体进行细化晶粒，提高轻合金材料的粘度，提高材料成型过程的阻力，在轻合金材料的成型过程产生层流运动，避免飞射或飞溅现象，有利于减少成型过程的气孔率的产生，提高材料的致密度；同时半固态制浆过程中的搅拌作用使晶粒细化或球化，有利于提高成型后制件的力学性能。
但是现有的半固态制浆工艺普遍存在制浆效率低、混合不均匀、形核率低、粘度低、固相率低、工艺复杂和成本高等问题，制约了半固态技术的发展与应用。
发明内容
本发明提出了基于熔体混合的半固态制浆工艺，解决了现有技术中半固态制浆工艺普遍存在制浆效率低、混合不均匀、形核率低、粘度差、固相率低、工艺复杂和成本高的缺陷。
本发明的技术方案是这样实现的
基于熔体混合的半固态制浆工艺，包括以下步骤：
S1、混合：将高温合金熔体A和低温合金熔体B混合成合金混合熔体，高温合金熔体A的温度为其液相线以上70℃~150℃，低温合金熔体B温度为其液相线的-10℃~+20℃之间，高温合金熔体A和低温合金熔体B的质量比为（1~2）：1；
S2、搅拌：通过搅拌装置将合金混合熔体分为两股环形流动的流体，两股流体交汇并在交汇处对流碰撞；
S3、保温：搅拌好的合金混合熔体置于保温环境中保温；
S4、成型：当保温环境中的合金混合熔体达到规定的固相率后，将合金混合熔体倒入到成型设备中获得制件。
进一步，所述合金熔体A和所述合金熔体B成分相同或不同。
进一步，所述搅拌装置为机械搅拌装置或电磁搅拌装置。
本发明的有益效果：
1、高温熔体A温度控制在液相线以上70℃~150℃，这样合金熔体中的类固相原子团簇会被打破，变得更加细小，从而使合金熔体结构变得更加均匀；低温熔体B温度控制在其液相线-10℃~+20℃左右，这样合金熔体中会含有大量的类固相原子团簇，将高温熔体A与低温熔体B混合，相当于高温均匀熔体中加入大量的类固相原子团簇，这些类固相原子团簇在高温熔体的热作用下熔断、分解成更加细小的原子团簇，在凝固过程中可以成为形核核心，使得形核数量大为增加，起到细化组织的作用。
2、高温熔体A与低温熔体B质量比为（1~2）：1，适当增大高温熔体A的比例，可以增强熔体混合后的热作用，温熔体B中的类固相原子团簇会被熔断和分解的更加均匀，凝固过程中可以成为形核核心的团簇数量增多，形核率提高。
3、高温熔体A和低温熔体B混合过程中，通过搅拌装置形成两股交汇碰撞的流体，混合更均匀，已长大的晶粒由于对撞的冲击力作用断裂成更细小的晶核，这进一步提高了形核率，粘性也更好。
4、搅拌好的合金混合熔体置于保温环境中保温孕育，结晶的形核更均匀，提高固相率。
5、本发明的工艺步骤简单、制浆效率高、混合均匀、形核率高、粘度好、固相率好、成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1中两股环形流动的流体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
基于熔体混合的半固态制浆工艺，包括以下步骤：
S1、混合：将高温合金熔体A和低温合金熔体B混合成合金混合熔体，高温合金熔体A的温度为其液相线以上70℃，低温合金熔体B温度为其液相线以下10℃，高温合金熔体A和低温合金熔体B的质量比为1：1；
S2、搅拌：通过搅拌装置将合金混合熔体分为两股环形流动的流体，两股流体交汇并在交汇处对流碰撞，参照图1；
S3、保温：搅拌好的合金混合熔体置于保温环境中保温；
S4、成型：当保温环境中的合金混合熔体达到规定的固相率后，将合金混合熔体倒入到成型设备中获得制件。
进一步，所述合金熔体A和所述合金熔体B成分相同或不同。
进一步，所述搅拌装置为机械搅拌装置或电磁搅拌装置。
实施例2
基于熔体混合的半固态制浆工艺，包括以下步骤：
S1、混合：将高温合金熔体A和低温合金熔体B混合成合金混合熔体，高温合金熔体A的温度为其液相线以上150℃，低温合金熔体B温度为其液相线以上20℃，高温合金熔体A和低温合金熔体B的质量比为2：1；
S2、搅拌：通过搅拌装置将合金混合熔体分为两股环形流动的流体，两股流体交汇并在交汇处对流碰撞；
S3、保温：搅拌好的合金混合熔体置于保温环境中保温；
S4、成型：当保温环境中的合金混合熔体达到规定的固相率后，将合金混合熔体倒入到成型设备中获得制件。
进一步，所述合金熔体A和所述合金熔体B成分相同或不同。
进一步，所述搅拌装置为机械搅拌装置或电磁搅拌装置。
实施例3
基于熔体混合的半固态制浆工艺，包括以下步骤：
S1、混合：将高温合金熔体A和低温合金熔体B混合成合金混合熔体，高温合金熔体A的温度为其液相线以上100℃，低温合金熔体B温度为其液相线以上5℃，高温合金熔体A和低温合金熔体B的质量比为1.5：1；
S2、搅拌：通过搅拌装置将合金混合熔体分为两股环形流动的流体，两股流体交汇并在交汇处对流碰撞；
S3、保温：搅拌好的合金混合熔体置于保温环境中保温；
S4、成型：当保温环境中的合金混合熔体达到规定的固相率后，将合金混合熔体倒入到成型设备中获得制件。
进一步，所述合金熔体A和所述合金熔体B成分相同或不同。
进一步，所述搅拌装置为机械搅拌装置或电磁搅拌装置。
实施例4
基于熔体混合的半固态制浆工艺，包括以下步骤：
S1、混合：将高温合金熔体A和低温合金熔体B混合成合金混合熔体，高温合金熔体A的温度为其液相线以上110℃，低温合金熔体B温度为其液相线以上10℃，高温合金熔体A和低温合金熔体B的质量比为1.7：1；
S2、搅拌：通过搅拌装置将合金混合熔体分为两股环形流动的流体，两股流体交汇并在交汇处对流碰撞；
S3、保温：搅拌好的合金混合熔体置于保温环境中保温；
S4、成型：当保温环境中的合金混合熔体达到规定的固相率后，将合金混合熔体倒入到成型设备中获得制件。
进一步，所述合金熔体A和所述合金熔体B成分相同或不同。
进一步，所述搅拌装置为机械搅拌装置或电磁搅拌装置。
实施例5
S1、混合：将高温合金熔体A和低温合金熔体B混合成合金混合熔体，高温合金熔体A的温度为其液相线以上90℃，低温合金熔体B温度为其液相线的以下5℃，高温合金熔体A和低温合金熔体B的质量比为1.3：1；
S2、搅拌：通过搅拌装置将合金混合熔体分为两股环形流动的流体，两股流体交汇并在交汇处对流碰撞；
S3、保温：搅拌好的合金混合熔体置于保温环境中保温；
S4、成型：当保温环境中的合金混合熔体达到规定的固相率后，将合金混合熔体倒入到成型设备中获得制件。
进一步，所述合金熔体A和所述合金熔体B成分相同或不同。
进一步，所述搅拌装置为机械搅拌装置或电磁搅拌装置。
本发明的高温熔体A温度控制在液相线以上70℃~150℃，这样合金熔体中的类固相原子团簇会被打破，变得更加细小，从而使合金熔体结构变得更加均匀；低温熔体B温度需控制在其液相线-10℃~+20℃左右，这样合金熔体中会含有大量的类固相原子团簇，将高温熔体A与低温熔体B混合，相当于高温均匀熔体中加入大量的类固相原子团簇，这些类固相原子团簇在高温熔体的热作用下熔断、分解成更加细小的原子团簇，在凝固过程中可以成为形核核心，使得形核数量大为增加，起到细化组织的作用。
高温熔体A与低温熔体B质量比为（1~2）：1，适当增大高温熔体A的比例，可以增强熔体混合后的热作用，温熔体B中的类固相原子团簇会被熔断和分解的更加均匀，凝固过程中可以成为形核核心的团簇数量增多，形核率提高。
高温熔体A和低温熔体B混合过程中，通过搅拌装置形成两股交汇碰撞的流体，混合更均匀，已长大的晶粒由于对撞的冲击力作用断裂成更细小的晶核，这进一步提高了形核率，粘性也更好。
搅拌好的合金混合熔体置于保温环境中保温孕育，结晶的形核更均匀，提高固相率。
本发明的工艺步骤简单、制浆效率高、混合均匀、形核率高、粘度好、固相率好、成本低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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