高效率、大批量制备半固态金属浆料的新方法及其应用

摘要

采用对流给热系数比水高的、化学性质不活泼的、熔点低、沸点高的低熔点液态金属(或合金)做热传导剂,在常规压力下循环冷却外表面有耐材涂层的金属制造的机械式搅拌器,对熔融的被铸造金属进行搅拌冷却,使之与被铸造金属的流体进行强制的对流热交换,以较小的对流换热面积,安全传递出大量的被铸造金属中的液态显热及固相组分相当的结晶潜热,高效率、大批量制备有色金(如铝合金)或钢铁的半固态浆料,再令其凝固成模铸锭、铸件、连铸坯或进入连续铸轧机;被加热的低熔点液态金属(或合金)热传导剂经管道被泵送至管壳式对流换热器,与软化水(或其它液体或气体)进行热交换,释放其携带的热能,被冷却后的低熔点液态金属(或合金)热传导剂再返回至搅拌器,不断地循环,将高效率的制取半固态金属与控制、回收利用凝固过程的热能紧密结合,避免使用耐材或耐热金属做搅拌器的一些缺憾.现有的电磁搅拌法设备相对简单,但电磁搅拌的功率因数低,而本法剪切率可以比电磁搅拌法高,并且搅拌能耗小.在控制半固态金属流体的固相颗粒形状、大小、固相百分数及流体粘度上比电磁搅拌法有一定的优越性,并有利于被铸造金属凝固过程中热能的传输和利用,更适合大批量、高效率的制造半固态金属,用以提高上述产品的质量及生产效率,并可为半固态金属的触变成形提供大批高质量、低成本的坯料(包括部分金属基复合坯料),使半固态金属加工技术在21世纪获得蓬勃发展.