发明公布-202410102394.5-一种金属材料触变注射成型用原料及其制备方法和应用
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<blockquote>
<p>以下内容整理自《发明公布-202410102394.5-一种金属材料触变注射成型用原料及其制备方法和应用.pdf》</p>
</blockquote><p>(19)国家知识产权局</p>
<p>(12)发明专利申请</p>
<p>(10)申请公布号 CN 117921004 A</p>
<p>(43)申请公布日 2024.04.26</p>
<p>(21)申请号 202410102394 .5</p>
<p>(22)申请日 2024 .01 .24</p>
<p>(71)申请人 广东省科学院新材料研究所</p>
<p>地址 510651 广东省广州市天河区长兴路</p>
<p>363号</p>
<p>(72)发明人 康跃华 张晓辉 郑开宏</p>
<p>周楠 潘复生</p>
<p>李新涛</p>
<p>(74)专利代理机构 北京超凡宏宇知识产权代理</p>
<p>有限公司 11463</p>
<p>专利代理师 郭莲梅</p>
<p>(51)Int .Cl .</p>
<p>B22F 3/22 (2006 .01)</p>
<p>B22F 9/04 (2006 .01)</p>
<p>CN 117921004 A</p>
<p>权利要求书1页</p>
<p>(54)发明名称</p>
<p>一种金属材料触变注射成型用原料及其制</p>
<p>备方法和应用</p>
<p>(57)摘要</p>
<p>本发明公开了一种金属材料触变注射成型</p>
<p>用原料及其制备方法和应用，涉及金属材料技术</p>
<p>领域。通过向触变注射成型用镁合金或铝合金等</p>
<p>金属材料中加入添加物，添加物不与金属材料发</p>
<p>生固溶反应或较少发生固溶反应，</p>
<p>以阻碍和细化</p>
<p>金属材料凝固生成的共晶相长大，影响共晶相的</p>
<p>尺寸和分布。在触变注射成型对机械切割的金属</p>
<p>颗粒的加热初始阶段，将促进细小共晶相更快地</p>
<p>熔化，形成基体相的固相颗粒，并在后续螺杆螺</p>
<p>旋剪切运动过程中添加物与基体相固相颗粒相</p>
<p>互碰撞，加快细化并球化基体相的固相颗粒从而</p>
<p>显著改善触变注射成型时金属材料的触变流动</p>
<p>性，有利于提高触变注射成型零件的完整性、尺</p>
<p>寸精度、致密度以及力学性能(如强度和塑性)，</p>
<p>降低注射成型的温度。</p>
<p>说明书6页</p>
<p>附图1页</p>
<p>CN 117921004 A</p>
<p>1/1 页</p>
<p>1 .一种金属材料触变注射成型用原料的制备方法，其特征在于，</p>
<p>包括以下步骤：</p>
<p>将金属材料和添加物混合制备金属坯料；</p>
<p>将所述金属坯料切割成金属颗粒；</p>
<p>其中，所述金属材料选自镁合金材料和铝合金材料中的至少一种；</p>
<p>所述添加物包括SiC、</p>
<p>TiC、</p>
<p>Al2O3和金属Ti中的至少一种。</p>
<p>2 .根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述添加物为颗粒或晶须；</p>
<p>优选地，所述添加物为颗粒时，控制颗粒粒径为1 .0μm‑100μm；</p>
<p>所述添加物为晶须时，控制添加物的长度尺寸为50μm‑500μm，长径比为1:1‑1:5。</p>
<p>3 .根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述铝合金材料选自Al‑Si系合</p>
<p>Al‑Cu系合金、</p>
<p>Al‑Mg系合金和Al‑Zn系合金中的至少一种；</p>
<p>优选地，所述镁合金材料选自Mg‑Al系合金、Mg‑Zn系合金和Mg‑RE系合金中的至少一</p>
<p>4 .根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，采用铸造法制备所述金属坯料，所述</p>
<p>添加物与所述金属材料的体积比为(0 .5‑30)：(70‑99 .5)，</p>
<p>优选为(5‑20)：(80‑95)。</p>
<p>5 .根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，采用原位生成所述添加物的铸造法制</p>
<p>备所述金属坯料；</p>
<p>优选地，所述金属坯料的制备过程包括：在700℃‑800℃的条件下，将所述添加物所对</p>
<p>应的合金元素加入熔化的所述金属材料中，</p>
<p>形成液态熔体后浇铸。</p>
<p>6 .根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，采用外添加所述添加物的机械搅拌铸</p>
<p>造法制备所述金属坯料；</p>
<p>优选地，所述金属坯料的制备过程包括：将所述添加物与液态或半固态下的所述金属</p>
<p>材料混合，经机械搅拌均匀后浇铸其中，液态金属材料对应的混合温度为680℃‑750℃，半</p>
<p>固态下的所述金属材料对应的混合温度为580℃‑650℃。</p>
<p>7 .根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，切割成的所述金属颗粒为长方体颗</p>
<p>粒，长度为1 .0mm‑6 .0mm，</p>
<p>宽度和高度均为0 .5mm‑3 .0mm；</p>
<p>优选地，所述金属颗粒的长度为5 .0mm‑6 .0mm，</p>
<p>宽度和高度均为1 .5mm‑2 .5mm。</p>
<p>8 .根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述金属颗粒混合后进行注射成</p>
<p>优选地，</p>
<p>采用机械混合器将所述金属颗粒进行混合，</p>
<p>混合时间为8kg/min‑12kg/min。</p>
<p>9 .一种金属材料触变注射成型用原料，其特征在于，通过权利要求1‑8中任一项所述的</p>
<p>制备方法制备而得。</p>
<p>10 .一种金属触变注射成型的方法，其特征在于，利用权利要求9所述的金属触变注射</p>
<p>成型用原料进行注射成型。</p>
<p>CN 117921004 A</p>
<p>1/6 页</p>
<p>一种金属材料触变注射成型用原料及其制备方法和应用</p>
<p>技术领域</p>
<p>[0001] 本发明涉及金属材料技术领域，</p>
<p>具体而言，涉及一种金属材料触变注射成型用原</p>
<p>料及其制备方法和应用。</p>
<p>背景技术</p>
<p>[0002] 结构轻量化是高端制造业发展的重要趋势，</p>
<p>镁合金和铝合金是目前使用的最轻的</p>
<p>金属结构材料，在交通运输、</p>
<p>航空航天、3C电子产品等领域具有广泛的应用，是目前发展的</p>
<p>关键轻量化材料。</p>
<p>[0003] 金属半固态成型技术包括流变和触变成型，</p>
<p>可以明显改善金属材料的力学性能，</p>
<p>因而受到广泛的研究和应用。半固态通常是指将金属合金加热至液相和固相共存的两相中</p>
<p>间温度，在外力或内部诱导条件下使组织转变为含有一定体积分数的固相晶粒分布于液相</p>
<p>中的浆料。</p>
<p>这种浆料具有特殊的流变特性，提高剪切速率将降低粘度并提高流动性，从而可</p>
<p>以实现层流充型以获得致密的金属零件和优异的力学性能。</p>
<p>[0004] 因此，</p>
<p>金属触变注射成型技术的关键是获得具有特殊显微组织的浆料以保证良好</p>
<p>的流动性以满足零部件完整性、</p>
<p>致密度以及力学性能的要求。由于金属触变成型设备材料</p>
<p>需要承受高温高压条件，</p>
<p>使决定浆料流动性的主要影响因素包括剪切速率和注射成型温度</p>
<p>有最大剪切速率和注射成型温度的限制，例如剪切速率不超过350rpm，注射成型温度不超</p>
<p>过650℃。因此，在一定注射成型工艺条件下包括剪切速率和注射成型温度，通过设计制备</p>
<p>金属合金的显微组织以进一步提高浆料的流动性具有重要意义。</p>
<p>[0005] 鉴于此，</p>
<p>特提出本发明。</p>
<p>发明内容</p>
<p>[0006] 本发明的目的在于提供一种金属材料触变注射成型用原料及其制备方法和应用，</p>
<p>旨在提高金属材料的触变成型流动性，有利于提高金属触变成型的工艺性以改善成型零件</p>
<p>的质量和力学性能，或者降低剪切速率和触变注射成型温度以提高设备使用寿命。</p>
<p>[0007] 本发明是这样实现的：</p>
<p>[0008] 第一方面，</p>
<p>本发明提供一种金属材料触变注射成型用原料的制备方法，包括以下</p>
<p>步骤：</p>
<p>[0009] 将金属材料和添加物混合制备金属坯料；</p>
<p>[0010] 将金属坯料切割成金属颗粒；</p>
<p>[0011] 其中，</p>
<p>金属材料选自镁合金材料和铝合金材料中的至少一种；</p>
<p>[0012] 添加物包括SiC、</p>
<p>TiC、</p>
<p>Al2O3和金属Ti中的至少一种。</p>
<p>[0013] 在可选的实施方式中，</p>
<p>添加物为颗粒或晶须；</p>
<p>[0014] 优选地，</p>
<p>添加物为颗粒时，控制颗粒粒径为1 .0μm‑100μm；</p>
<p>[0015] 添加物为晶须时，</p>
<p>控制添加物的长度尺寸为50μm‑500μm，长径比为1:1‑1:5。</p>
<p>[0016] 在可选的实施方式中，</p>
<p>铝合金材料选自Al‑Si系合金、Al‑Cu系合金、Al‑Mg系合金</p>
<p>CN 117921004 A</p>
<p>2/6 页</p>
<p>和Al‑Zn系合金中的至少一种；</p>
<p>[0017] 优选地，</p>
<p>镁合金材料选自Mg‑Al系合金、Mg‑Zn系合金和Mg‑RE系合金中的至少一</p>
<p>[0018] 在可选的实施方式中，</p>
<p>采用铸造法制备金属坯料，添加物与金属材料的体积比为</p>
<p>(0 .5‑30)：(70‑99 .5)，</p>
<p>优选为(5‑20)：(80‑95)。</p>
<p>[0019] 在可选的实施方式中，</p>
<p>采用原位生成添加物的铸造法制备金属坯料；</p>
<p>[0020] 优选地，</p>
<p>金属坯料的制备过程包括：在700℃‑800℃的条件下，将添加物所对应的</p>
<p>合金元素加入熔化的金属材料中，</p>
<p>形成液态熔体后浇铸。</p>
<p>[0021] 在可选的实施方式中，</p>
<p>采用外添加添加物的机械搅拌铸造法制备金属坯料；</p>
<p>[0022] 优选地，</p>
<p>金属坯料的制备过程包括：将添加物与液态或半固态下的金属材料混合，</p>
<p>经机械搅拌均匀后浇铸其中，液态金属材料对应的混合温度为680℃‑750℃，半固态下的金</p>
<p>属材料对应的混合温度为580℃‑650℃。</p>
<p>[0023] 在可选的实施方式中，</p>
<p>切割成的金属颗粒为长方体颗粒，长度为1 .0mm‑6 .0mm，宽</p><hr>
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