表征铝液相变晶粒生长过程的晶粒组织及其制备方法技术

本发明专利技术公开了表征铝液相变晶粒生长过程的晶粒组织及其制备方法，所述方法包括：(1)将容器预热，以便使所述容器的温度不低于500℃；(2)将680‑720℃的铝液注入所述容器中，降温，以便得到表面凝固的固体铝；(3)将所述表面凝固的固体铝移开，剩余铝液凝固，以便得到表征铝液相变晶粒生长过程的晶粒组织。从该方法制备得到的表征铝液相变晶粒生长过程的晶粒组织可以很直观地看到铝及铝合金相变时晶粒的生长过程，便于铝加工教学或培训时作为素材使用。

【技术实现步骤摘要】
表征铝液相变晶粒生长过程的晶粒组织及其制备方法
本专利技术属于粉末冶金
，具体涉及一种表征铝液相变晶粒生长过程的晶粒组织及其制备方法。
技术介绍
铝及铝合金工业化生产和应用极其广泛，而在铝及铝合金的基础知识领域，铝及铝合金生产和加工都离不开铝及铝合金的液态金属凝固结晶，及晶粒的形核和长大。在科研教学和工业生产培训中，一般采用模型或抽象的概念来阐述铝及铝合金的相变凝固过程，不能直观的看到或理解这一过程的发生发展变化。因此，如果能获得直观的晶粒生长过程晶粒组织，可以更好地理解铝及铝合金的加工生产、生产实践应用。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种表征铝液相变晶粒生长过程的晶粒组织及其制备方法，从该方法制备得到的表征铝液相变晶粒生长过程的晶粒组织可以很直观地看到铝及铝合金相变时晶粒的生长过程，便于铝加工教学或培训时作为素材使用。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种制备表征铝液相变晶粒生长过程的晶粒组织的方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括：(1)将容器预热，以便使所述容器的温度不低于500℃；(2)将680-720℃的铝液注入所述容器中，降温，以便得到表面凝固的固体铝；(3)将所述表面凝固的固体铝移开，剩余铝液凝固，以便得到表征铝液相变晶粒生长过程的晶粒组织。根据本专利技术实施例的制备表征铝液相变晶粒生长过程的晶粒组织的方法，将680-720℃的铝液注入到温度不低于500℃的容器中缓慢降温，随着上下表面温度降低，上下表面的铝液逐渐凝固，在中部铝液未完全凝固时，移开上层凝固铝锭，阻止上层和下层铝液在中部区域凝固粘接，实现铝锭上下分层。下层铝液凝固缓慢，形核率低，晶粒生长缓慢从而产生较大晶粒，在外力作用下移开上层凝固铝锭，从而获得下层铝液在凝固过程中形核和长大的晶粒组织。铝从液态向固态的相变过程仅有两相区，液相区和固相区，无固液混合相区。经过晶粒形核和长大，液相区晶粒生长逐渐放缓，晶粒得到充分长大，在外力作用下移开上层凝固铝锭后，剩下中部铝液和下层凝固铝锭。中部纯铝液在下层凝固晶粒上快速凝固，从而获得丛林状纯铝晶粒组织，晶粒生长过程直观可见。另外，根据本专利技术上述实施例的制备表征铝液相变晶粒生长过程的晶粒组织的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，所述将容器预热包括：将680-720℃的铝液注入所述容器中待其凝固，以便将所述容器预热。由此，更好地地将容器预热，以便使所述容器的温度不低于500℃。在本专利技术的一些实施例中，所述铝液深度为50-80mm。在本专利技术的一些实施例中，所述铝液为电解原铝液或者纯铝锭重熔后的原铝液。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，所述容器为矩形或圆形容器。在本专利技术的一些实施例中，所述容器为保温容器。由此，进一步延缓容器的降温速率，使下层铝液凝固缓慢，形核率低，晶粒生长缓慢从而产生较大晶粒。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(2)中，注入的所述铝液的深度为200-300mm。由此，以便更好地掌握凝固时间及凝固分层。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(2)中，所述降温的速率为0.5-1℃/min，所述降温的时间为30-60min。由此，使铝液凝固缓慢，形核率低，晶粒生长缓慢从而产生较大晶粒。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(2)中，所述表面凝固的固体铝的厚度为100-150mm。在本专利技术的一些实施例中，步骤(2)还包括：在所述降温之前，在所述铝液上插入吊耳或者吊棒，以便步骤(3)中将所述表面凝固的固体铝移开。由此，方便步骤(3)中将所述表面凝固的固体铝移开。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(3)中，所述剩余铝液的深度为5-20mm。在本专利技术的一些实施例中，所述剩余铝液的温度为660-670℃。在本专利技术的一些实施例中，所述剩余铝液以1-2℃/min的速率降温凝固。在本专利技术的再一个方面，本专利技术提出了一种表征铝液相变晶粒生长过程的晶粒组织。根据本专利技术的实施例，所述表征铝液相变晶粒生长过程的晶粒组织是采用以上实施例所述的方法制备得到的。由此，从表征铝液相变晶粒生长过程的晶粒组织可以很直观地看到铝及铝合金相变时晶粒的生长过程，便于铝加工教学或培训时作为素材使用。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为本专利技术实施例的制备表征铝液相变晶粒生长过程的晶粒组织的方法流程图。图2是本专利技术实施例1中的单一晶粒的形核和生长过程组织直观图。图3是本专利技术实施例1中的多个形核晶粒在生长大后获得的晶粒组织正视图。图4是本专利技术实施例2中的多个形核晶粒在生长大后获得的晶粒组织俯视图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种制备表征铝液相变晶粒生长过程的晶粒组织的方法。根据本专利技术的实施例，参考附图1，所述方法包括：S100：将容器预热在该步骤中，将容器预热，以便使所述容器的温度不低于500℃。预热的作用是充分干燥容器内衬耐火材料中的水分，避免铝液注入后降温过快。预热的具体方式并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本专利技术的一个具体示例，将680-720℃(例如可以为680℃、700℃、720℃等)的铝液注入所述容器中待其凝固，以便得到凝固的固体铝。由此，更好地地将容器预热，以便使所述容器的温度不低于500℃。进一步地，所述铝液深度为50-80mm(例如可以为50mm、60mm、70mm、80mm等)。在本专利技术的实施例中，上述容器的具体形状并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本专利技术的一个具体示例，所述容器为矩形或圆形容器。进一步地，上述容器为保温容器。由此，进一步延缓容器的降温速率，使下层铝液凝固缓慢，形核率低，晶粒生长缓慢从而产生较大晶粒。S200：将680-720℃的铝液注入所述容器中，降温在该步骤中，将680-720℃的铝液注入所述容器中，降温，以便得到表面凝固的固体铝。将所述纯铝液温度控制在680-750℃范围内，在铝液660℃的初始结晶温度以上20-80℃，使用的纯铝液相过程变仅有固相区和液相区。专利技术人经过大量试验发现，如果纯铝液温度大于720℃，则降温凝固时间长；如果小于680℃，则降温凝固过快，晶粒细小。纯铝液部分从上部向中部凝固，部分从下部向中部凝固，最终在纯铝锭的中部形成5-20mm的液相区，其温度为660-670℃。在本专利技术的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备表征铝液相变晶粒生长过程的晶粒组织的方法，其特征在于，包括：/n(1)将容器预热，以便使所述容器的温度不低于500℃；/n(2)将680-720℃的铝液注入所述容器中，降温，以便得到表面凝固的固体铝；/n(3)将所述表面凝固的固体铝移开，剩余铝液降温凝固，以便得到表征铝液相变晶粒生长过程的晶粒组织。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备表征铝液相变晶粒生长过程的晶粒组织的方法，其特征在于，包括：
(1)将容器预热，以便使所述容器的温度不低于500℃；
(2)将680-720℃的铝液注入所述容器中，降温，以便得到表面凝固的固体铝；
(3)将所述表面凝固的固体铝移开，剩余铝液降温凝固，以便得到表征铝液相变晶粒生长过程的晶粒组织。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述将容器预热包括：
将680-720℃的铝液注入所述容器中待其凝固，以便将所述容器预热；
任选地，所述铝液的深度为50-80mm。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铝液为电解原铝液或者纯铝锭重熔后的原铝液。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述容器为矩形或圆形容器；
任选地，所述容器为保温容器。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，注入的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙海艳，邹学通，李顺华，赵瑞敏，罗映东，苏其军，季鹏辉，王建平，李为堂，邓春明，施汝平，袁峰，方晨，杨福平，李愿飞，
申请(专利权)人：云南云铝涌鑫铝业有限公司，广东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：云南;53