CN104846219B - 一种金属半固态坯料的制备装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属半固态坯料的制备装置及其制备方法，属于金属材料与冶金技术领域。本发明的一种金属半固态坯料的制备装置，包括加热机构、坩埚和升降平台，其中，所述的加热机构包括交流电源和加热线圈，加热线圈通过导线与交流电源相连，且上述加热线圈包括第一线圈和第二线圈；坩埚固定于升降平台上且置于第一线圈和第二线圈内部；本发明的一种金属半固态坯料的制备方法，包括循环重熔处理工序，其循环重熔处理主要是通过交替关闭第一线圈和第二线圈，控制金属熔体的中心温度处于其半固态温度区间，上下循环地移动坩埚来进行的。通过使用本发明，可以得到纯净无污染的金属半固态坯料，设备和操作简单，成本低，广泛适用于各种合金材料。

Description

一种金属半固态坯料的制备装置及其制备方法

技术领域

本发明属于金属材料与冶金技术领域，更具体地，涉及一种金属半固态坯料的制备装置及其制备方法。

背景技术

金属合金材料的半固态成形技术是二十世纪七十年代发展起来的一种先进的材料成形技术，它综合了凝固加工和塑性加工的长处，即加工温度比液态低、变形抗力比固态小，可一次以大变形量成形形状复杂且精度和性能质量要求较高的零件，因此被称为21世纪最有前途的材料成形加工方法。相比于传统的铸造成形技术，通过该法生产的铸件具有加工余量少、组织均匀、晶粒细小、缩孔和缩松等缺陷较少等优点。根据工艺路线的不同，半固态成形技术可以分为流变成形(Rheocasting)和触变成形(Thixocasting)两大类。其中，流变成形是指将坯料在半固态温度下直接进行成形加工，而触变成形是指流变浆料冷却凝固后将其二次加热至半固态温度下再进行后续的成形加工，这两类技术各有优势，采取的技术路线存在较大的区别，但是它们都有一个共同环节，也就是首先必须制备出具有均匀、细小的非枝晶组织的半固态浆料或坯料，也即促使合金在凝固过程中形成的树枝晶转变为球状晶，并且能够比较均匀地分布在整个熔体的内部。半固态坯料/浆料的制备是半固态成形技术中的关键环节之一，也是限制该技术发展的重要环节之一。

用于制备金属半固态坯料的方法有很多，依据半固态组织形成的基本机制，大致可以把它们分为两大类，一类是在凝固/冷却过程中，通过某种手段包括搅拌、振动、快速冷却或异质形核剂等来抑制树枝晶的生长，促进球状晶粒的形成；一类是在固态下，通过某种手段例如大变形、再结晶等来破坏原有的铸态组织，促进细小晶粒的形成。其中，目前比较常用的金属半固态坯料的制备方法主要包括以下几种：

(1)机械搅拌法该方法是最早应用于金属材料的半固态浆料/坯料的制备技术，其原理就是利用强烈的机械力打断冷却过程中形成的树枝晶，同时促进了熔体内部的温度均匀化，抑制了树枝晶的生长，最终实现晶粒从树枝形貌向球状发展，并且促使晶粒在熔体内部的均匀分布。上世纪七十年代Flemings和他的学生首先提出用机械搅拌法可以得到Sn-Pb合金的半固态坯料，由此作为发端，形成了多种机械搅拌方法，例如美国专利US3902544、US3948650和US3954455等提出的具有各自特点的方法，尤其是英国学者Z.Fan等人提出了双螺旋机械搅拌法(Twin-screw Rheomoulding Process)，取得了较大的突破。使用机械搅拌方法来制备半固态浆料/坯料时搅拌的力量较大，生产速率较高，但是使用该方法时搅拌装置的寿命较短且易污染金属，在金属半固态坯料的制备中应用较少。

(2)电磁搅拌法该方法是目前应用最广的技术，它克服了上述机械搅拌法需要搅拌装置与熔体接触的缺点，其主要原理是利用旋转电磁场在金属液中产生感应电磁场，金属液在洛伦兹力的作用下产生运动，且借助电磁感应力的作用将析出的树枝晶破碎成球状经，该技术充分利用了电磁场作为搅拌的手段，实现了无接触的搅拌。如，美国专利US4434837和US4229210均公开了一种制备半固态金属及合金浆料和坯料的电磁搅拌方法，通过使用上述申请案中的方法在一定程度上可以制备出细小、均匀的半固态金属及合金浆料；又如，中国专利200420112702.0也公开了一种复合电磁搅拌法连续制备半固态金属浆料的装置，该装置的主要结构和原理是：在中间包内施加电磁搅拌，使中间包过热的液体整体均匀降温到液相线温度，在导流管外均施加强烈电磁搅拌，金属液流可获得充分快速的冷却，使形核数量大幅增加，凝固组织明显细化，从而在一定程度上可以得到组织相对细小的金属半固态坯料/浆料。但以上申请案中采用电磁搅拌法制备金属半固态坯料时，对电能的消耗量较大，且所需的设备结构复杂，投资较高，所得半固态坯料的组织相对不均匀，从而限制了该技术的发展。

(3)应变诱导熔化激活方法(Strain-induced Melt Activation Process)该方法的要点是首先利用传统的铸造方法制备晶粒细小的铸坯，然后在回复再结晶的温度下进行高温变形，破碎铸态组织，再辅以少量的冷变形，最后再将经预变形后的铸坯加热至半固态温度区间进行二次重熔处理即制得所需的半固态成形坯料。如，中国专利201210054148.4公开了一种SIMA法制备半固态浆料的方法，通过使用该申请案中的方法在一定程度上可以制备出纯净、无污染的半固态浆料，但使用该技术操作较复杂，需要增加一道预变形工序，对变形工序的要求较高、加工繁琐、生产成本高、生产率低，只能生产小型零件。

此外，金属半固态坯料的制备方法还有热处理法、添加粉末变质剂法、超声波振动法和喷射沉积法等方法，但目前可以在工业上进行推广使用的技术只有电磁搅拌法和应变诱导熔化激活方法，且以上现有半固态坯料的制备技术主要在低熔点有色金属领域中获得了广泛地应用，特别在汽车、航空航天、电器等工业。而对高熔点钢铁材料，由于其熔点较高，熔体导电率低，从而给半固态坯料的制备带来了很大的困难，如所需的搅拌功率大、搅拌时间长、其加热、保温、冷却过程中需要良好的措施等。

经检索，关于高熔点钢铁材料的半固态坯料的制备方法的专利报道已有相关公开。

如：中国专利申请号：201110006232.4，发明创造名称：一种黑色金属半固态浆料制备的电磁搅拌与振动复合装置，该申请案公开了一种用于制备高熔点黑色金属半固态浆料的电磁搅拌与振动复合装置，通过对金属熔体进行电磁搅拌与振动复合处理，从而使枝晶破碎，制备由细小近球状组织组成的半固态浆料。该申请案在一定程度上可以用于制备高熔点钢铁材料的半固态坯料，但其设备和操作较复杂，振动弹簧长期使用后易发生弹性失效，从而影响装置的振动效果，使半固态坯料中枝晶组织的球状化效果大大降低。

因此，迫切需要研究出一种能够适用于高熔点钢铁材料，且成本较低的半固态坯料的制备方法。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有半固态坯料的制备技术多用于制备低熔点有色合金的半固态坯料，不能用于制备高熔点钢铁材料的半固态坯料或制备效果较差，且设备结构和操作复杂，投资成本高的不足，提供了一种金属半固态坯料的制备装置及其制备方法。通过使用本发明中金属半固态坯料的制备装置和制备方法可以制备各种合金材料，尤其是高熔点钢铁材料的半固态坯料，且所制备的半固态坯料纯净无污染，设备和操作简单，成本较低。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

其一，本发明的一种金属半固态坯料的制备装置，包括加热机构、坩埚和升降平台，其中，所述的加热机构包括交流电源和加热线圈，所述的加热线圈通过导线与交流电源相连，且上述加热线圈包括第一线圈和第二线圈；所述的坩埚固定于升降平台上且置于第一线圈和第二线圈内部。

更进一步地，在所述的坩埚顶部设有保护气体进口。

更进一步地，在所述的坩埚顶部还设有一安装孔，通过该安装孔安装固定有一热电偶，且该热电偶的感应端伸入到所述的坩埚内部。

更进一步地，所述的第一线圈和第二线圈采用并联连接，且第一线圈位于第二线圈的上方。

其二，本发明的一种金属半固态坯料的制备方法，其特征在于：包括常规的熔炼、精炼处理工序和循环重熔处理工序，其中，循环重熔处理工序包括以下步骤：

步骤一、使用金属半固态坯料的制备装置，同时使用第一线圈和第二线圈对坩埚中经过熔炼和精炼后的金属熔体进行感应加热，并将金属加热到其液相线温度T_L以上30-80℃之间，保温10-30min；

步骤二、达到步骤一的温度后，交替关闭第一线圈和第二线圈，控制金属熔体的中心温度处于金属合金材料的液相和固相温度范围之间，即T_L-T_S之间；利用升降平台，以0.4m/min-1.2m/min的速率上下循环地移动坩埚，对金属熔体进行凝固-重熔-凝固的循环重熔处理，即得到所需金属的半固态浆料；

步骤三、步骤二中对金属熔体循环重熔处理完成后，将所得的半固态浆料冷却至室温即形成所需金属的半固态坯料。

更进一步地，在步骤二中循环重熔处理过程中对金属熔体进行实时取样检测，重熔处理的次数以取样检测发现试样的树枝晶组织完全转变为球状晶为依据。

更进一步地，步骤二中对熔炼和精炼后的金属熔体进行循环重熔处理时，当向上移动坩埚时关闭第一线圈使用第二线圈进行加热，当向下移动时则关闭第二线圈使用第一线圈进行加热。

更进一步地，步骤二中对金属熔体进行循环重熔处理时，坩埚向上移动的幅度以坩埚刚好离开第一线圈的上边界为准，而坩埚向下移动的幅度则以坩埚刚好离开第二线圈的下边界为准。

更进一步地，在熔炼、精炼和循环重熔处理过程中均通过保护气体进口通入保护性气体，以减少金属熔体的氧化和吸气。

更进一步地，在对金属合金进行循环重熔处理过程中，使用热电偶对金属熔体的温度进行实时监测。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种金属半固态坯料的制备方法，在对金属材料进行常规的熔炼、精炼等处理后，采用交流电源，交替使用第一线圈和第二线圈对金属熔体进行凝固-重熔-凝固的循环加热重熔处理，使金属熔体中的枝晶不断发生熔断，并重新凝固形成细小的球状晶，且在洛伦兹力的作用下，能量由外向内逐渐推进，从而使金属熔体中枝晶完全熔断且较均匀，得到均匀、致密的金属半固态坯料；由于本发明中可以通过调节交流电源的功率来控制重熔处理的加热温度，加热温度可以达到较高数值，技术上容易实现，因此，本发明可以广泛适用于各种合金材料，尤其是对高熔点钢铁材料半固态坯料的制备效果也较好，从而克服了高熔点钢铁材料半固态坯料的制备较难的技术难题。

(2)本发明的一种金属半固态坯料的制备方法，可以解决采用机械搅拌方法制备半固态坯料时所得坯料易受到污染、搅拌装置寿命短的问题，所得坯料纯净无污染，且其制备装置和工艺操作简单，处理效率较高，容易实现，成本低。

附图说明

图1为本发明的一种金属半固态坯料的制备装置的结构示意图；

图2(a)为实施例1中不经过半固态处理直接得到的铝合金的组织形貌；

图2(b)为实施例1中经过半固态处理后得到的铝合金的组织形貌；

图3(a)为实施例2中不经过半固态处理直接得到的镁合金的组织形貌；

图3(b)为实施例2中经过半固态处理后得到的镁合金的组织形貌；

图4(a)为实施例3中不经过半固态处理直接得到的铸铁半固态的组织形貌；

图4(b)为实施例3中经过半固态处理后得到的铸铁的组织形貌；

示意图中的标号说明：

1、交流电源；2、保护气体进口；3、热电偶；401、第一线圈；402、第二线圈；5、坩埚；6、升降平台。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，现结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

如图1所示，本实施例的一种金属半固态坯料的制备装置，包括加热机构、坩埚5和升降平台6，其中，上述加热机构包括交流电源1和加热线圈，加热线圈通过导线与交流电源1相连，且上述加热线圈包括第一线圈401和第二线圈402，第一线圈401和第二线圈402采用并联连接，且第一线圈401位于第二线圈402的上方；上述坩埚5固定于升降平台6上且置于第一线圈401和第二线圈402内部。在上述坩埚5的顶部设有保护气体进口2和一安装孔，通过该安装孔安装固定有一热电偶3，且该热电偶3的感应端伸入到所述的坩埚5内部。

本实施例的一种金属半固态坯料的制备方法，包括常规的熔炼、精炼处理和循环重熔处理工序，其中熔炼、精炼和循环重熔处理均采用本实施例的一种金属半固态坯料的制备装置。本实施例中选择A356铝合金作为试验材料，其液相线温度为618℃，固相线温度为563℃，使用图1中的装置来制备本实施例中铝合金的半固态坯料时，首先将A356铝合金置于坩埚5内，同时使用第一线圈401和第二线圈402将其加热至熔化状态，并在735℃下对金属熔体进行精炼处理，精炼处理完成后即对铝合金金属熔体进行后续的循环重熔处理工序，且在熔炼、精炼和循环重熔处理的整个过程中由保护气体进口2通入保护性气体Ar，以减少金属熔体的氧化和吸气，同时使用热电偶3对金属熔体的温度进行实时监测。上述循环重熔处理工序的具体步骤为：

步骤一、同时使用第一线圈401和第二线圈402将坩埚5中经过熔炼和精炼后的铝合金金属熔体加热到650℃，保温25min；

步骤二、达到步骤一的温度后，交替关闭第一线圈401和第二线圈402，控制金属熔体的中心温度处于铝合金的液相和固相温度范围之间，即563-618℃之间，本实施例中控制温度始终维持在590℃左右；利用升降平台6，以0.7m/min的速率上下移动坩埚5，对金属熔体进行凝固-重熔-凝固的循环重熔处理，且当向上移动坩埚5时关闭第一线圈401使用第二线圈402进行加热，当向下移动时则关闭第二线圈402使用第一线圈401进行加热，且坩埚5向上移动的幅度以坩埚5刚好离开第一线圈401的上边界为准，而坩埚5向下移动的幅度则以坩埚5刚好离开第二线圈402的下边界为准，加热熔化后的金属熔体在随后的冷却过程中，可以沿垂直于坩埚壁的方向生长出枝晶，而这些枝晶在随后的加热重熔过程中发生二次枝晶臂的熔断，促进了游离晶粒的增加，如此反复，通过凝固-重熔-凝固的循环重熔过程可以大大增加游离晶粒的数量，这些晶粒可以成为半固态球状晶粒的来源；当大量的游离晶粒形成之后，加热线圈在交流电的作用下可以对金属熔体产生洛仑兹力，在洛伦兹力的作用下，能量由外向内推送，可以驱使游离晶粒向熔体内部迁移而使枝晶逐渐熔断，从而使熔体中的枝晶能够完全破碎，使所得半固态坯料中的枝晶全部转变为球状晶；在循环重熔处理过程中还对金属熔体进行实时取样检测，当金属熔体中的树枝晶组织完全转变为球状晶时，停止处理，即得到铝合金的半固态浆料，针对每一种特定金属，只需试验一次即可确定其重熔处理的次数，本实施例中循环重熔处理的次数为5次；

步骤三、步骤二中对金属熔体循环重熔处理完成后，将所得的铝合金半固态浆料风冷至室温，即制得铝合金的半固态坯料。

对比例1

本对比例中A356铝合金未进行半固态处理，其制备工艺为：将A356铝合金经过与实施例1中相同的熔炼和精炼处理之后不经过循环重熔处理而直接进行浇注。

分别切取本实施例所得半固态坯料和对比例1未经半固态处理试样的金相试样，将试样打磨、抛光后观察其金相组织，其金相组织分别如图2(a)、图2(b)所示，对比图2(a)、图2(b)中组织可以看出，通过使用本实施的技术方案可以使半固态处理前的铝合金组织中的树枝晶完全破碎，形成了球状晶组织，半固态处理的效果较好，且通过使用本实施的一种金属半固态坯料的制备方法所制备的A356铝合金的半固态坯料纯净、无污染，所用设备的结构和操作简单，成本较低。

实施例2

本实施例的一种金属半固态坯料的制备方法，包括常规的熔炼、精炼处理和循环重熔处理工序，其中熔炼、精炼和循环重熔处理均采用图1中的一种金属半固态坯料的制备装置。本实施例中选择AZ91镁合金作为试验材料，其液相线温度为597℃，固相线温度为473℃。使用图1中的装置来制备本实施例中镁合金的半固态坯料时，首先将AZ91镁合金置于坩埚5内，同时使用第一线圈401和第二线圈402将其加热至熔化状态，并在720℃下对金属熔体进行精炼处理，精炼处理完成后即对镁合金金属熔体进行后续的循环重熔处理工序，且在熔炼、精炼和循环重熔处理的整个过程中由保护气体进口2通入2％SF₆+CO₂混合气体保护，以减少金属熔体的氧化和吸气，同时使用热电偶3对金属熔体的温度进行实时监测。上述循环重熔处理工序的具体步骤为：

步骤一、使用第一线圈401和第二线圈402将坩埚5中经过熔炼和精炼后的镁合金金属熔体加热到640℃，保温15min；

步骤二、达到步骤一的温度后，交替关闭第一线圈401和第二线圈402，控制金属熔体的中心温度处于镁合金的液相和固相温度范围之间，即473-597℃之间，本实施例中控制温度始终维持在520℃左右；利用升降平台6，以0.6m/min的速率上下移动坩埚5，对金属熔体进行凝固-重熔-凝固的循环重熔处理，且当向上移动坩埚5时关闭第一线圈401使用第二线圈402进行加热，当向下移动时则关闭第二线圈402使用第一线圈401进行加热，且坩埚5向上移动的幅度以坩埚5刚好离开第一线圈401的上边界为准，而坩埚5向下移动的幅度则以坩埚5刚好离开第二线圈402的下边界为准，加热熔化后的金属熔体在随后的冷却过程中，可以沿垂直于坩埚壁的方向生长出枝晶，而这些枝晶在随后的加热重熔过程中发生二次枝晶臂的熔断，促进了游离晶粒的增加，如此反复，通过凝固-重熔-凝固的循环重熔过程可以大大增加游离晶粒的数量，这些晶粒可以成为半固态球状晶粒的来源；当大量的游离晶粒形成之后，加热线圈在交流电的作用下可以对金属熔体产生洛仑兹力，在洛伦兹力的作用下，能量由外向内推送，可以驱使游离晶粒向熔体内部迁移而使枝晶逐渐熔断，从而使熔体中的枝晶能够完全破碎，使所得半固态坯料中的枝晶全部转变为球状晶；在循环重熔处理过程中还对金属熔体进行实时取样检测，当金属熔体中的树枝晶组织完全转变为球状晶时，停止处理，即得到镁合金的半固态浆料，本实施例中循环重熔处理的次数为6次；

步骤三、步骤二中对金属熔体循环重熔处理完成后，将所得的铝合金半固态浆料空冷至室温，即制得AZ91镁合金的半固态坯料。

对比例2

本对比例中AZ91镁合金未进行半固态处理，其制备工艺为：将AZ91镁合金经过与本实施例中相同的熔炼和精炼处理之后不经过循环重熔处理而直接进行浇注。

分别切取本实施例所得半固态坯料和对比例2未经半固态处理试样的金相试样，将试样打磨、抛光后观察其金相组织，其金相组织分别如图3(a)、图3(b)所示，对比图3(a)、图2(b)中组织可以看出，通过使用本实施的技术方案可以使半固态处理前的AZ91镁合金组织中的树枝晶完全破碎，形成由均匀、细小的球状晶组成的半固态坯料，半固态处理的效果较好，且通过使用本实施的一种金属半固态坯料的制备方法所制备的AZ91镁合金的半固态坯料纯净、无污染，所用设备的结构和操作简单，成本较低。

实施例3

本实施例的一种金属半固态坯料的制备方法，包括常规的熔炼、精炼处理和循环重熔处理工序，其中熔炼、精炼和循环重熔处理均采用图1中的一种金属半固态坯料的制备装置。本实施例中选择T10工具钢作为试验材料，其液相线温度为1480℃，固相线温度为1350℃。使用图1中的装置来制备本实施例中T10工具钢的半固态坯料时，首先将T10工具钢置于坩埚5内，同时使用第一线圈401和第二线圈402将其加热至熔化状态，并在1600℃下对金属熔体进行精炼处理，精炼处理完成后即对T10工具钢金属熔体进行后续的循环重熔处理工序，且在熔炼、精炼和循环重熔处理的整个过程中由保护气体进口2通入2％SF₆+CO₂混合气体保护，以减少金属熔体的氧化和吸气等，同时使用热电偶3对金属熔体的温度进行实时监测。上述循环重熔处理工序的具体步骤为：

步骤一、同时使用第一线圈401和第二线圈402将坩埚5中经过熔炼和精炼后的T10工具钢金属熔体加热到1550℃，保温20min；

步骤二、达到步骤一的温度后，交替关闭第一线圈401和第二线圈402，控制金属熔体的中心温度处于T10工具钢的液相和固相温度范围之间，即1350-1480℃之间，本实施例中控制温度始终维持在1450℃左右；利用升降平台6，以1m/min的速率上下移动坩埚5，对金属熔体进行凝固-重熔-凝固的循环重熔处理，且当向上移动坩埚5时关闭第一线圈401使用第二线圈402进行加热，当向下移动时则关闭第二线圈402使用第一线圈401进行加热，且坩埚5向上移动的幅度以坩埚5刚好离开第一线圈401的上边界为准，而坩埚5向下移动的幅度则以坩埚5刚好离开第二线圈402的下边界为准，加热熔化后的金属熔体在随后的冷却过程中，可以沿垂直于坩埚壁的方向生长出枝晶，而这些枝晶在随后的加热重熔过程中发生二次枝晶臂的熔断，促进了游离晶粒的增加，如此反复，通过凝固-重熔-凝固的循环重熔过程可以大大增加游离晶粒的数量，这些晶粒可以成为半固态球状晶粒的来源；当大量的游离晶粒形成之后，加热线圈在交流电的作用下可以对金属熔体产生洛仑兹力，在洛伦兹力的作用下，能量由外向内推送，可以驱使游离晶粒向熔体内部迁移而使枝晶逐渐熔断，从而使熔体中的枝晶能够完全破碎，使所得半固态坯料中的枝晶全部转变为球状晶；在循环重熔处理过程中还对金属熔体进行实时取样检测，当金属熔体中的树枝晶组织完全转变为球状晶时，停止处理，即得到T10工具钢的半固态浆料，本实施例中循环重熔处理的次数为8次；

步骤三、步骤二中对金属熔体循环重熔处理完成后，将所得的T10工具钢半固态浆料风冷至室温，即制得T10工具钢的半固态坯料。

对比例3

本对比例中T10工具钢未进行半固态处理，其制备工艺为：将T10工具钢经过与本实施例中相同的熔炼和精炼处理之后不经过循环重熔处理而直接进行浇注。

分别切取本实施例所得半固态坯料和对比例3未经半固态处理试样的金相试样，将试样打磨、抛光后观察其金相组织，其金相组织分别如图4(a)、图4(b)所示，对比图4(a)、图4(b)中组织可以看出，通过采用本实施例的技术方案，可以使原T10工具钢组织中的树枝晶完全破碎，形成细小均匀的球状晶，对高温钢铁材料的半固态处理效果较好，解决了由于钢铁材料熔点较高使其半固态坯料的制备受到大大限制的难题。

通过实施例1-3可以看出，通过使用本发明的一种金属半固态坯料的制备装置和制备方法所制备的金属半固态坯料纯净无污染、组织均匀致密，所用设备和操作简单，成本较低，能够广泛用于制备各种合金材料，尤其能够制备高熔点钢铁材料的半固态坯料。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种金属半固态坯料的制备方法，其特征在于：包括常规的熔炼、精炼处理工序和循环重熔处理工序，其中，循环重熔处理工序包括以下步骤：

步骤一、使用金属半固态坯料的制备装置，同时使用第一线圈(401)和第二线圈(402)对坩埚(5)中经过熔炼和精炼后的金属熔体进行感应加热，并将金属加热到其液相线温度T_L以上30-80℃之间，保温10-30min；

步骤二、达到步骤一的温度后，交替关闭第一线圈(401)和第二线圈(402)，控制金属熔体的中心温度处于金属合金材料的液相和固相温度范围之间，即T_L-T_S之间；利用升降平台(6)，以0.4m/min-1.2m/min的速率上下循环地移动坩埚(5)，对金属熔体进行凝固-重熔-凝固的循环重熔处理，即得到所需金属的半固态浆料；其中，当向上移动坩埚(5)时关闭第一线圈(401)使用第二线圈(402)进行加热，当向下移动时则关闭第二线圈(402)使用第一线圈(401)进行加热，且坩埚(5)向上移动的幅度以坩埚(5)刚好离开第一线圈(401)的上边界为准，而坩埚(5)向下移动的幅度则以坩埚(5)刚好离开第二线圈(402)的下边界为准；

步骤三、步骤二中对金属熔体循环重熔处理完成后，将所得的半固态浆料冷却至室温即形成所需金属的半固态坯料；

所述的金属半固态坯料的制备装置，包括加热机构、坩埚(5)和升降平台(6)，其中，所述的加热机构包括交流电源(1)和加热线圈，所述的加热线圈通过导线与交流电源(1)相连，且上述加热线圈包括第一线圈(401)和第二线圈(402)，第一线圈(401)和第二线圈(402)采用并联连接，且第一线圈(401)位于第二线圈(402)的上方；所述的坩埚(5)固定于升降平台(6)上且置于第一线圈(401)和第二线圈(402)内部。

2.根据权利要求1所述的一种金属半固态坯料的制备方法，其特征在于：在步骤二中循环重熔处理过程中对金属熔体进行实时取样检测，重熔处理的次数以取样检测发现试样的树枝晶组织完全转变为球状晶为依据。

3.根据权利要求1或2所述的一种金属半固态坯料的制备方法，其特征在于：在熔炼、精炼和循环重熔处理过程中均通过保护气体进口(2)通入保护性气体，以减少金属熔体的氧化和吸气，所述的保护气体进口(2)位于坩埚(5)顶部。

4.根据权利要求3所述的一种金属半固态坯料的制备方法，其特征在于：在对金属合金进行循环重熔处理过程中，使用热电偶(3)对金属熔体的温度进行实时监测，所述的热电偶(3)固定于坩埚(5)顶部的安装孔内，且该热电偶(3)的感应端伸入到所述的坩埚(5)内部。