一种电磁搅拌铸造制备铝基中熵合金的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112643003A(43)申请公布日2021.04.13(21)申请号202011387524.2(22)申请日2020.12.01(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人黄元春刘宇文金川赵永兴李皓邵虹榜(74)专利代理机构重庆市信立达专利代理事务所(普通合伙)50230代理人陈炳萍(51)Int.Cl.B22D7/12(2006.01)C22C1/06(2006.01)C22C1/02(2006.01)C22C21/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种电磁搅拌铸造制备铝基中熵合金的方法(57)摘要本发明公开了一种电磁搅拌铸造制备铝基中熵合金的方法，涉及高性能金属材料制造技术领域。本发明包括合金备料、烘模、装料、炉料熔化、铝液精炼、浇铸和脱模。本发明通过电磁场对铸模中的铝合金熔体进行搅拌，电磁场属于非接触式的外部能场，可有效的打碎初生枝晶，显著细化铸态组织、改善合金元素凝固过程中的偏析倾向。提出的铝基中熵合金的电磁搅拌铸造，采用传统液态凝固成形制备得到，其制备工艺流程简单，能够制备较大规格的高品质铸坯，具有良好的应用前景。制备所得的合金材料，晶粒细小、组织均匀，具有潜在的良好塑性加工性能，结合相应的形变和热处理工艺，可制备高强度轻质铝合金材料，具有良好的应用前景。CN112643003ACN112643003A权利要求书1/1页1.一种电磁搅拌铸造制备铝基中熵合金的方法，包括合金备料、烘模、装料、炉料熔化、铝液精炼、浇铸和脱模，其特征在于：所述备料包括以下步骤：步骤一：清洁原材料的表面，去除氧化层；步骤二：然后烘干，将烘干后的原材料切割成小块，利用电子天平称重备用。2.根据权利要求1所述的一种电磁搅拌铸造制备铝基中熵合金的方法，其特征在于，所述烘模包括以下步骤：步骤一：烘烤电磁铸模至200～350℃备用。3.根据权利要求1所述的一种电磁搅拌铸造制备铝基中熵合金的方法，其特征在于，所述装料包括以下步骤：步骤一：将低熔点原料先加入到感应加热熔炼炉底部，再将高熔点炉料置于熔炉上层；步骤二：其中，为减小烧损，原料镁锭待其他炉料全部融化后再加入。4.根据权利要求1所述的一种电磁搅拌铸造制备铝基中熵合金的方法，其特征在于，所述炉料熔化包括以下步骤：步骤一：启动加热功能，利用感应加热装置加热至合金完全熔化后充分搅拌熔体，随后在750～780℃温度范围内保温20～30min，确保熔体成分均匀；步骤二：随后取样进行炉料成分检测，根据检测结果适当调整合金成分。5.根据权利要求1所述的一种电磁搅拌铸造制备铝基中熵合金的方法，其特征在于，所述铝液精炼包括以下步骤：步骤一：通过导管将氩气和精炼剂喷吹到铝液中实现净化，调节导气管流量；步骤二：确保气泡上浮引起的液面波动不大于30mm，喷吹10～20min后，静置10～20min，扒去表面浮渣。6.根据权利要求1所述的一种电磁搅拌铸造制备铝基中熵合金的方法，其特征在于，所述浇铸包括以下步骤：步骤一：熔体在温度为730～760℃保温30min后，关闭加热电源，准备浇铸；步骤二：启动铸模电磁搅拌，将合金熔体浇铸到电磁铸模中，电磁搅拌一直持续到熔体完全凝固，电磁场工作参数为：电流(5～50A)、磁场频率(5～60HZ)。7.根据权利要求1所述的一种电磁搅拌铸造制备铝基中熵合金的方法，其特征在于，所述脱模包括以下步骤：步骤一：待熔体完全凝固，关闭电磁搅拌；步骤二：锭坯空冷至室温后将成形铸锭从铸模中取出，从而得到合金铸锭。2CN112643003A说明书1/4页一种电磁搅拌铸造制备铝基中熵合金的方法技术领域[0001]本发明属于高性能金属材料制造领域，特别涉及一种电磁搅拌铸造制备铝基中熵合金的方法。背景技术[0002]铝基中熵合金以其低密度、较高的机械强度、良好的抗腐蚀性能近年来得到快速发展，其在航空航天、轨道交通、水路运输等领域有巨大的应用前景。目前制备铝基中熵合金的方法主要包括机械合金化(MA)、电弧熔炼法(VAM)、激光熔覆法等，这些方法面临的主要难题是成本较高，并且制备的试样尺寸有限，进而难以实现高熵合金材料的规模应用。另一种基于传统铸造成形的制备技术是促进铝基中熵合金材料研发与应用有效途径之一，然而由于这类材料的合金化程度比较高，在传统的铸造成形过程中合金元素的偏析倾向大，凝固组织的均匀性难以得到保证，本发明通过在铝基中熵合金的凝固过程中引入非接触式磁场扰动的方法来调控凝固组织均匀性。电磁铸造在传统铝合金液态成形过程有较多应用，本发明提出将其用于高合金化的铝基中熵合金(合金元素占比超过30wt.％)的液态成形，以提高该类材料的铸坯质量。发明内容[0003