一种非晶镁合金差压压射成型方法及其设备，属于合金制备工程及设备技术领域。模具（１０）冷却；母合金从压室（７）上端加入；上压杆（３）下行到压室（７）上方处；真空泵（１６）对工作腔体（１２）进行抽真空；加热线圈（６）对压室（７）加热使母合金熔化；快开阀（１９）打开，上压杆（３）、下压杆（４）下行进行压射，液态合金被压射到模具（１０）的型腔内；液态合金凝固得到非晶镁合金；压射操作完成。设备包括上压杆（３）、下压杆（４）、加热线圈（６）、工作腔体（１２）等。本发明专利技术加热效率高；可将镁合金熔体快速冷却；差压压射操作简便、适应性好、工作稳定可靠，过程易于控制，非常适用于大块非晶镁合金的制备。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种适用于制备大块非晶镁合金的差压压射成型方法及其设备，可应用于制 备大块非晶合金,属于非晶镁合金制备工程及设备
技术介绍
具有无序结构的非晶合金，其独特的物理化学和力学性能，获得了人们的广泛关注。如 己发现许多二元和三元镁基非晶合金系[3 6]，它们具有好的抗腐蚀性能和高的贮氢性能。 长期以来，非晶镁合金主要是通过快速凝固合金熔体制备获得的，获得的样品至少在某一维 方向上的尺寸小于100nm，如薄带、细丝或微粉形式等。由于受到自身尺寸限制，这些小截 面的镁制品其非晶合金的许多优异特性不能得以充分发挥，通常是通过进一步固结加工以制 成大块非晶合金材料来满足人们的需要。常见的加工技术有热挤压、热轧制、冲击固化和高 压烧结等。然而，由此制出的材料不仅成本高、工艺复杂，更重要的是其抗拉强度较低，无 法与非晶合金薄带相比。近十年来，具有大过冷液相区非晶合金的出现使得大块非晶合金制 备研究与开发工作进入了崭新的阶段。大过冷液相区非晶合金的非晶形成能力很强，临界速 度很低，从而利用传统的铸造技术就可获得大块非晶样品。在大块非晶镁合金制备中，目前据文献报导的制备方法主要有水淬法，铜模铸造法和高 压压铸法。其中高压铸铸法是利用活塞以高压将熔化合金快速顶入铜模内，使其强制冷却， 从而获得非晶。这种压铸方法目前仅见日本东北大学有所提及，其设备构造、具体工艺参数 等方面均未见说明。国内关于大块非晶的研究还刚处于起步阶段，绝大多数仅限于试验研究 阶段，对于类似于压铸工艺制备的方法更是未见报道。
技术实现思路
为了提高合金的非晶形成能力，获得更大尺寸的非晶材料，本专利技术提供一种具备感应加 热和水冷铜模冷却的差压压射成形方法，同时提供一套相应的差压压射成型设备。该方法可以满足镁合金快速安全升温的要求，在短时间内即可将镁合金加热至所需的温度，加热效率 高；同时可通过差压及压射装置将合金熔体快速吸铸到水冷铜模中，并在压力下促使其强制 冷却凝固，从而获得大块非晶镁合金。工艺中的熔体加热及快速差压压射过程均易于控制， 适用于大块非晶镁合金的制备。本专利技术解决大块非晶镁合金差压压射成型技术问题所采用的技术方案及措施是在差压 压射前需要迅速排去压室和铜模间的气体；并且在氩气保护下，通过高频感应线圈把母合金 熔化在压室内，通过差压装置将母合金熔体吸铸到铜模，同时通过移动压室内的上下冲杆使 得熔体在压力下快速凝固，为大块非晶材料的压射成形提供良好的加压冷却效果，进而获得 大块非晶镁合金。本专利技术中的镁合金差压压射设备由以下几大系统组成液压压射系统、感应加热系统、 模具及模具冷却系统、差压装置和真空发生系统。各部件之间的连接和配合关系如下(1) 液压压射系统包括上液压缸l、下液压缸2、上压杆3、下压杆4;(2) 感应加热系统包括感应电源5、加热线圈6;(3) 压室7:包括进料口 8(与模具入口 9相连)，压室上下均不封口；(4) 模具及模具冷却系统包括模具10(含模具入口9)、冷却装置ll;(5) 真空发生系统包括工作腔体12(含抽真空口 13、保护气进口 14，炉门15)、真空泵16、保护气瓶17;(6) 差压装置包括负压罐18、快开阀19(与模具10相连)、负压阀20(与真空泵16相连)。本专利技术的有益效果是可在数分钟内将镁合金母材安全、快速、均质加热至所需温度， 加热效率高；可将镁合金熔体在极短时间内(几百毫秒内)快速、安全进行吸铸及高压下凝 固的环境，促使其快速冷却；设备的加热及差压压射操作简便、适应性好、工作稳定可靠。附图说明图l是本专利技术设备结构示意图。图2是差压压射设备的系统装配示意图。图3是压射制作的直径为4mm的MgNiPr非晶棒照片。图4是所述压射制作的直径为4mra的MgNiPr合金的X射线衍射图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。图l是本专利技术设备结构示意图。如图1所示， 一种非晶镁合金差压压射成型设备，该设 备包括上液压缸(1)、下液压缸(2)、上压杆(3)、下压杆(4)、感应电源(5)、加热线圈(6)、压室(7)、压室进料口 (8)、模具入口 (9)、冷却装置(U)、模具(10)、工作腔体(12)、 抽真空口 (13)、保护气进口 (14)、炉门(15)、真空泵(16)、保护气瓶(17)、负压罐(18)、 快开阀(19)、负压阀(20);所述上液压缸(1)和下液压缸(2)分别于上压杆(3)与下压 杆(4)相连，提供压射操作动力；上压杆(3)和下压杆(4)均在压室(7)中；感应电源(5)与加热线圈(6)相连，加热线圈(6)缠绕在压室(7)周围，给压室(7)提供加热；压室进料口 (8)与模具入口 (9)相连；冷却装置(11)对模具(10)进行冷却；工作腔体 (12)上有炉门(15);工作腔体(12)通过抽真空口 (13)与真空泵(16)相连；工作腔体(12)通过保护气进口 (14)与保护气瓶(17)相连；负压罐(18)通过负压阀(20)与真 空泵(16)相连，负压罐(18)通过快开阀(19)与模具(10)相连。本专利技术设备主要包括用于镁合金母材熔化的感应线圈和压室、真空及保护气系统、可以移动的上下冲杆、差压装置、水冷模具。在差压压射前需要迅速排去压室和铜模间的气体；在保护气氛下，采用感应线圈通过对在压室内的镁合金母材进行快速加热，以期获得均质烙体并为随后的差压压射做准备；当压室内的镁合金合金熔体达到所需温度后，通过与水冷铜 模相联通的负压罐所产生的压差将压室内的合金熔体快速吸铸到水冷铜模中；与此同时，通过行程开关限位、液压油缸压射和压室内上下压杆联动方式对压室内的镁合金材质进行快速 差压压射操作，并促使合金熔体在一定压力下强制快速冷却，从而获得大块非晶材料。上下 压杆联动及差压压射方式有效保证熔体的强制冷却及压力下快速凝固的效果，为大块非晶材料的压射成形提供良好的加压冷却效果。图2是差压压射系统的具体装配图。大块非晶镁合金差压压射成型方法，该方法包括以下步骤(1) 差压压射装备中冷却装置(11)对差压压射装备模具(10)进行冷却；(2) 将母合金从压室(7)的上端加入；通过上液压缸(1)使上压杆(3)下行到压室(7) 上方2 5mm处；(3) 关上炉门(15)，真空泵(16)通过抽真空口 (13)对工作腔体(12)进行抽真空； 当工作腔体(12)内的真空度达到l(TMPa以上时关闭真空泵(16)，保护气瓶(17)通过保护气进口 (14)向工作腔体(12)内充入l个大气压的保护气体；(4) 真空泵(16)通过负压阀(20)将负压罐(18)抽至低压状态；(5) 感应电源(5)给加热线圈(6)通电，加热线圈(6)对压室(7)内进行加热使母 合金熔化；(6) 快开阀(19)打开，模具(10)与负压罐(18)相连通；上压杆(3)、下压杆(4) 下行进行压射，液态合金通过压室进料口 (8)和模具入口 (9)被压射到模具(10)的型腔 内；保压使液态合金在压力下凝固；(7) 步骤(8)液态合金凝固后，上冲杆(3)上行，下冲杆(4)上行，将余料顶出；(8) 冷却10 15分钟，取出模具(10)和模具型腔内的试样，压射操作完成。例压铸出直径为4mra的MgNiPr镁非晶棒材 制备工艺方法如下(1) 将主要设备按本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种非晶镁合金差压压射成型方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（１）差压压射装备中冷却装置（１１）对差压压射装备模具（１０）进行冷却；（２）将母合金从压室（７）的上端加入；通过上液压缸（１）使上压杆（３）下行到压室（７）上方２～５ｍｍ处；（３）关上炉门（１５），真空泵（１６）通过抽真空口（１３）对工作腔体（１２）进行抽真空；当工作腔体（１２）内的真空度达到１０↑［－３］ＭＰａ以上时关闭真空泵（１６），保护气瓶（１７）通过保护气进口（１４）向工作腔体（１２）内充入１个大气压的保护气体；（４）真空泵（１６）通过负压阀（２０）将负压罐（１８）抽至低压状态；（５）感应电源（５）给加热线圈（６）通电，加热线圈（６）对压室（７）内进行加热使母合金熔化；（６）快开阀（１９）打开，模具（１０）与负压罐（１８）相连通；上压杆（３）、下压杆（４）下行进行压射，液态合金通过压室进料口（８）和模具入口（９）被压射到模具（１０）的型腔内；保压使液态合金在压力下凝固；（７）步骤（８）液态合金凝固后，上冲杆（３）上行，下冲杆（４）上行，将余料顶出；（８）冷却１０～１５分钟，取出模具（１０）和模具型腔内的试样，压射操作完成。...
【技术特征摘要】
1、一种非晶镁合金差压压射成型方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(1)差压压射装备中冷却装置(11)对差压压射装备模具(10)进行冷却；(2)将母合金从压室(7)的上端加入；通过上液压缸(1)使上压杆(3)下行到压室(7)上方2～5mm处；(3)关上炉门(15)，真空泵(16)通过抽真空口(13)对工作腔体(12)进行抽真空；当工作腔体(12)内的真空度达到10-3MPa以上时关闭真空泵(16)，保护气瓶(17)通过保护气进口(14)向工作腔体(12)内充入1个大气压的保护气体；(4)真空泵(16)通过负压阀(20)将负压罐(18)抽至低压状态；(5)感应电源(5)给加热线圈(6)通电，加热线圈(6)对压室(7)内进行加热使母合金熔化；(6)快开阀(19)打开，模具(10)与负压罐(18)相连通；上压杆(3)、下压杆(4)下行进行压射，液态合金通过压室进料口(8)和模具入口(9)被压射到模具(10)的型腔内；保压使液态合金在压力下凝固；(7)步骤(8)液态合金凝固后，上冲杆(3)上行，下冲杆(4)上行，将余料顶出；(8)冷却10～15分钟，取出模具(10)和模具型腔内的试样，...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭浩，李双寿，汤彬，李生录，陈均林，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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