CN1197671C - 生产半固态金属浆液以及成形部件的方法与设备 - Google Patents

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Abstract

一种将液态合金转变为其摇溶状态，接着将摇溶合金注入压模模腔(51)以生产高度完善的部件的方法与设备。所述设备包括液态金属给料器(20)，高切变双螺杆挤压机(30)，喷射部件(40)和中央控制***。所述设备与方法能够提供网状部件，该网状部件的特征在于孔度接近于零，在共晶矩阵中具有均匀分布的精细且各向等大的微粒，以及大范围的固体体积分数。

Description

生产半固态金属浆液以及成形部件的方法与设备
技术领域
本发明涉及用液态合金制成成形部件的设备与方法。尤其是，本发明涉及把液态合金转变成半固态浆液(slurry)，接着所述半固态浆液注入模腔以生产成形部件的方法和设备。该设备与方法适合于轻合金，如铝合金，镁合金，锌合金以及其他适于半固态加工的合金。
背景技术
用于制造金属部件的传统方法之一是模铸法。在传统的模铸工艺中，液态金属通常被高速压入模腔，以至于金属流变成紊流或甚至雾化。结果，经常有空气被封入模腔内，致使最终产品的气孔度高，如果经过机加工之后孔洞出现在表面上，就会降低部件的强度并可能导致部件报废。加之，气孔度高的部件是不合格的，因为通常不能进行热处理，这就限制了它们的潜在应用。
从直觉上讲，与塑料的注模有些相似，如果能够增加金属流的粘度以显著地降低雷诺数，以至于把封入的空气降至最低，则由于紊流或雾化流造成的气孔就能减少甚至消除。然而，直到二十世纪七十年代初，当Metz和Flemings提出半固态材料(SSM)加工工艺时，人们才清楚如何做到这一点。他们提出，如果金属的固化在半液态的状态下进行，铸件的气孔度就能显著减少。Spencer等人的研究表明，当熔化的金属在低于其液化温度的情况下进行冷却期间被搅拌时，枝晶状的原始固体就会被粉碎成在液态金属基质中悬浮的接近球状的微粒。通过模铸工艺，利用具有固体细粒的这种半固态浆液按指数规律增大的粘度就能够生产出没有瑕疵的铸件。SSM工艺通过把半固态金属而不是全固态金属注入用于部件生产的模腔的方式使模铸方法得以改进。与常规的模铸方法相比。SSM工艺具有下列优点：(1)在整个生产过程中成本效益最好；(2)接近网状加工工艺；(3)机械性能稳定，完善；(4)能够加工复杂的部件形状；(5)通过合金替代以及充分利用材料使重量降低；(6)生产率高；(7)延长了模具寿命；(8)环境成本低。改进的微观结构特征提高了机械性能，如晶粒粒度精细，非枝晶状表面波度以及显著降低的气孔度水平。
虽然SSM工艺看起来是有前途的，但其重要问题仍然存在，诸如，这种浆液如何生产以及如何使部件有效而可靠地成形。自从二十世纪七十年代初以来，已经开发了一些取代原来的MIT流铸工艺的供选方法。目前使用的最流行的工艺之一是摇溶成形(thixoforming)，其中在成形工序之前要把经过预处理的非枝晶状结构的合金小锭再次加热而成为半固体状态。因此，这是一个分为两个阶段的工艺。经过预处理的非枝晶状结构的原材料以及再加热工序的高成本是该方法全部潜力发挥的最大障碍。另外，塑料铸模技术最近已被引入SSM加工领域。一项工艺技术是用于镁合金的“摇溶模铸”(“thixomoulding”)，是由Douchenicals开发的，目前由Thixomat销售；另一项工艺是康奈尔(Comell)大学(美国)开发的。然而，其半固态浆液与最终部件的质量总的来说均是不令人满意的。
近20年来，生产半固态浆液最常用的方法是机械搅拌。遗憾的是，由于存在与搅拌设备相关的腐蚀问题，搅拌与连续铸造工序同步的问题，以及精细微粒的获得率不高，大部分机械搅拌方法未在工业上获得普及。
许多文献公开了摇溶模铸工艺，在该工艺中，首先对固态或半固态的加工原料进行处理(例如，在切断加工原料的同时对其进行加热使之液化)，然后将其注入模具以制成部件。这些文献的例子包括：EP0867246A1(Mazda motor Corporation)；WO19009251(Dow ChemicalCompany)；US5 711 366(Thixomat，Inc)；US5 685 357(The Japan SteelWorks Company)；US4 694 882(Dow Chemical Company)；以及CA2 164759(Inventronics Limited)。
然而，对固体颗粒进行加热以将其转化成摇溶状态(摇溶模铸)，而不是把液态金属冷却成摇溶状态(流变模铸)，其不足之处在于非常难以控制在摇溶浆液的基体中微粒的大小以及微粒大小的分布。尤其是，摇溶模铸浆液中微粒大小的数量级往往会大于流变模铸浆液中微粒大小，并且大小的分布更为广泛。这对于铸件的结构性能有着负面的影响。
而且，上面提到的文献系用标准的单螺杆挤压机对摇溶模铸浆液施加切变。这会导致部件的质量低下。
许多文献公开了流变模铸工艺。例如，WO97/21509(Thixomat，Inc。)涉及形成金属制品的工艺，在该工艺中合金被加热至其液化温度以上，然后当其冷却至两个全相的平衡状态时用一个单螺杆挤压机对液态金属施加切变。
US4 694 881(Dow Chemical Company)涉及一种工艺，其中把具有非摇溶型结构的固态原材料输入单螺杆挤压机。将该材料加热至其液化温度以上，然后，当其冷却至低于其液化温度但远高于其凝固温度时，对其进行切变操作。
WO 95/34393(Cornell Research Foundation，Inc。)也公开了一种流变模铸工艺，其中过度加热的液态金属在一个单螺杆挤压机的筒腔内冷却至半固体状态，并在注入模具进行铸造之前，在冷却的同时，在筒腔内进行切变处理。
在摇溶模铸或流变模铸参考文献中还没有一份说明书对能够铸造出具有足够高的结构完善性的部件的工艺进行描述。
发明内容
本发明的首要目的是提供一种设备与方法，其利用综合的单工序的工艺，通过把液态合金转变成摇溶状态并接着把摇溶合金注入模腔来生产高度完善的部件。
本发明的另一个目的是提供一种设备与方法，其尤其适合于生产在液态或半固态状态下具有高锈蚀性与腐蚀性的半固态合金。
本发明的再一个目的是提供一种改进的模铸***，其适合于利用半固态浆液来生产高度完善的部件。
在本发明的第一个方面，提供了利用液态合金制造成形部件的方法，其包括以下步骤：把合金冷却至其液化温度以下，同时以足够高的切变速率与紊流度施加切变以将合金转变成摇溶状态，接着将该合金输入模具以制造成形部件，其中所述切变是通过至少具有两个螺杆的挤压机以至少400s-1的切变速率施加的，所述两个螺杆至少是部分啮合的。
优选的是，所述切变速率为5000s-1到10000s-1。
优选的是，所述合金以高于其液化温度的温度送入挤压机。
在本发明的第二个方面，提供了一种利用液态合金制成半固态浆液的方法，其包括以下步骤：在低于其液化温度的情况下对合金进行冷却，同时以足够高的切变速率与紊流强度对合金施加切变，以便将合金转变为它的摇溶状态，其中所述切变是通过具有至少两个螺杆的挤压机以至少400s-1的切变速率施加的，所述两个螺杆至少是部分啮合的。
本发明要实现的是通过利用至少两个螺杆以至少400s-1的切变速率来对合金施加切变以制成质量非常高的成形部件，这两个螺杆至少部分地相互啮合。
优选的是，挤压机是双螺杆的，其中双螺杆实际上是完全相互啮合的。
单螺杆挤压机的使用在技术上是众所周知的，但是双螺杆挤压机在工艺中的应用，比如说在本工艺中的应用，则被认为是新颖的。每个螺杆通常均有与挤压机筒腔对齐的轴，及沿着该轴设置的一系列螺纹片或叶片。这些螺纹片或叶片可以沿着该轴以盘旋或螺旋的方式连接起来，以形成一条连续的螺线。其形式可以根据所需要的效果而加以变更。
至少两个螺杆应该是至少部分啮合的。这就意味着相对于合金通过挤压机运动的纵轴，一个螺杆上的螺纹片或叶片与另一个螺杆上的螺纹片或叶片至少是部分交错的。因而，在优选实施例中，每个均有沿着螺杆转轴的连续盘旋的叶片的这两个螺杆这样设置，即沿着两个转轴的纵轴的“视线方向”，叶片相互重叠，并且，两个转轴与挤压机筒体的纵轴方向一致。
本发明的第三个方面，提供了利用液态金属合金制造成形部件的设备，其包括温控挤压机，该挤压机能对液态金属合金提供充分的切变与紊流强度以将其转变为摇溶状态；与挤压机液体相通的喷射部件；及与喷射部件液体相通的模具，其中挤压机能够以至少400s-1的切变速率施加切变且至少具有两个螺杆，所述两个螺杆至少是部分啮合的。
本发明的第四个方面，提供了一种经过改进的压模铸造***，其适于利用半固态浆液生产高度完善的部件，包括温控挤压机，该挤压机能够以至少400s-1的切变速率施加与挤压机液体相同的充分切变处理和紊流强度，及与喷射部件液体相通的模具。
根据本发明的另一方面，提供一种用于由液体金属合金形成物品的方法，该方法包括形成用上述方法制成的半固态浆液和固化所述浆液以形成物品。
在本发明的工艺中，融化合金，将合金转变成摇溶状态，以及将摇溶合金注入模腔的工序最好利用在物理上独立的功能单元来进行。本发明设备最好包括液态金属给料器，高切变的双螺杆挤压机，喷射部件和中央控制***。流变工艺从把液态金属由融炉送至双螺杆挤压机开始。在精确的温度控制下，在挤压机的第一部分，在由双螺杆施加机械切变的同时，液态金属迅速冷却至SSM加工温度，液态合金转变成具有预定固体分数的半固态浆液。接着，通过喷射部件把浆液高速注入模腔。最后从模具中取出充分固化的部件。所有这些工序在一个连续的周期内进行并由中央控制***进行控制。
所述方法能够提供具有精细并且均匀的微粒以及具有大值域的固体分数的半固态浆液(5％至95％，优选为15％至95％)。所述设备与方法还可以提供孔度接近于零的网状金属部件。所述方法最好包括以下步骤：
(a)提供所述液态合金，并通过给料器把所述液态合金注入温控挤压机；
(b)通过由挤压机提供的高切变速率将所述液态合金转变为摇溶状态，所述挤压机至少具有两个至少部分啮合的螺杆；
(c)通过打开挤压机一端的控制阀，把所述摇溶合金从挤压机送入喷射套筒；
(d)通过以足够的速度推进活塞把所述摇溶态浆液从喷管注入模腔。
通常，给料器用于把具有所需温度的液态合金送入挤压机。给料器也可以是融炉或钢水包和连接管。给料器可通过连接管中的阀门，或者是正压或负压控制器来控制。
通常，由筒体，至少部分啮合的一对螺杆，以及驱动***构成的双螺杆挤压机用于通过通常位于挤压机一端的入口来接收液态合金。一旦处于挤压机内的通道中，液态合金或者被冷却，或者是维持预定的温度。在这两种情况下，加工温度都高于材料的固化温度并低于其液化温度，这样，在挤压机中该合金即处于半固体状态。
加工温度，正如依据合金的液化与固化温度所陈述的那样，对于不同的合金而言，是不同的。对于业内人士而言，合适的温度是不言自明的。例如，对于Al-7wt％Si-0.5％Mg(即具有7wt％的硅与0.5wt％w/w的镁的铝)合金而言，该合金应在650℃至750℃的温度范围内注入挤压机并在560℃至610℃的温度范围内在挤压机中进行加工。
在挤压机中，该合金被施以切变。切变速率要足以防止在半固态状态中枝晶状固态微粒的彻底形成。切变作用通过位于筒体中的一对一起旋转的螺杆引发并且由于在螺杆体上形成的盘旋螺纹而进一步得以加强。在筒体与螺纹之间的以及两个螺杆螺纹之间的环状空间中，形成强化的切变作用。
双螺杆挤压机中液态合金或半固态合金浆液的液流以围绕螺杆外表面的“8”字形运动为特征，这种运动从一个螺距至下一个螺距，形成一个“8”字形螺旋，并沿着螺杆的轴向推进液流。这叫做正位移泵效应。在这一连续的流体场中，在材料从一个螺杆到另一个螺杆的传递期间，流体相对于流线经历周期性的旋压，叠折与重新定向。同时，在紧密啮合的双螺杆挤压机中，液流沿轴向呈环流模式，这能够为低粘度液态金属和/或半固态金属建立高强度的紊流。此外，由于螺杆与筒体间空隙的连续变化，挤压机中的流体被施以周期性变化的切变速率，这样，就使挤压机中的材料受到切变速率周期性变化的切变。因此，在紧密啮合的，自擦净式的，并且一起旋转的双螺杆挤压机中，液流具有高切变速率，高紊流强度，以及切变速率周期性变化的特征。
与在单螺杆挤压机中输送的粘稠阻滞型材料不同，比如说在现有工艺中采用的材料，紧密啮合的双螺杆挤压机中的传输特性在很大程度上属于正向位移型传输，或多或少地与材料的粘性无关。双螺杆挤压机中材料的速度分布图相当复杂而且更难以描述。基本上有四组力。第一组涉及惯性力与离心力的范围；第二组与重力的大小有关，第三组包括内摩擦力的大小，而第四组涉及所加工材料的弹性形变与塑性形变的大小。在两个螺杆之间以及螺杆与筒体之间的流变加工期间作用在液态或半固态合金上的主要力是压力，拉力，切变力与弹力。
已经发现，用双螺杆挤压机可以实现，5000-10000S-1的切变速率，使加工效果得到极大改善。但是，如果紊流强度足够高，这些得以改善的效果恐怕通过400S-1的切变速率就可以实现。
双螺杆挤压机内部环境的特点是高磨损，高温，以及多元应力。高磨损是筒体与螺杆之间以及螺杆与螺杆之间的紧密配合造成的。因此，适于制作筒体，螺杆以及其他部件的材料必须对磨损，高温蠕变与热疲劳具有良好的耐受性。挤压机的内部环境还是高锈蚀性与高腐蚀性的。这是由液态或半固态金属，例如能够对大部分金属材料产生溶解和/或腐蚀作用的铝的高活化性引起的。经过强度试验与测算，本发明已开发出一个新颖的机器结构，能够把高锈蚀与高腐蚀性材料，如铝镁合金，铜锌合金，转变为良好的蚀变状态，而不会对机器本身造成明显的损害。
双螺杆挤压机的筒体是用抗蠕变的第一种材料作外层制成，该第一种材料以一种耐锈性与耐腐蚀性的第二种材料作为内层。外层材料最好是H11，H13或H21钢材，而内层材料最好是硅铝氧氮聚合材料(sialon)。内层与外层的结合或者是通过收缩配合，或者是在这两层间加上缓冲层来实现。该挤压机的筒体也可以用单层硅铝氧氮聚合材料制作，这对于小型机器而言更为方便。
双螺杆置于挤压机的通道内。螺杆的转动对融化的合金施以高切变并经由挤压机的筒体传输材料。螺杆由以机械或物理方法结合在一起的硅铝氧氮聚合材料部件制成，以获得对蠕动，磨损，热疲劳，锈蚀以及腐蚀最大的耐受性能。挤压机的附件，包括出口管，出口阀体与阀芯，它们也是用硅铝氧氮聚合材料制成的。双螺杆挤压机或者用电动机驱动，或者通过齿轮箱用液压马达驱动，以保持所要求的转速。
喷射套筒可以与挤压机的一端紧密连接，或者单独设置于喷射部件中，以从挤压机接收半固态浆液。喷射套筒中的半固态浆液可以通过推动液压缸的活塞的方法以高速注入模腔。
附图说明
下面参照附图对本发明的一些优选实施例进行详细描述，其中：
图1是根据本发明原理用于把液态合金转变为摇溶浆液并生产高度完善的部件的一个实施例的示意图；
图2是根据本发明基本原理的双螺杆筒体的横截面示意图；
图3是根据本发明基本原理制作的螺杆的剖面图；
图4是双螺杆挤压机中的半固态浆液的液流的剖面示意图；
图5是双螺杆挤压机中的半固态浆液的轴向液流的示意图；
图6示出了不同体积分数的流变铸造的镁-30wt％锌合金的微观结构；
图7是根据本发明制造的流变铸件的照片。
具体实施方式
在下面对优选实施例的描述中，用铝(Al)合金坯料通过双螺杆流变铸模机生产压模铸件。本发明并不仅限于铝合金，而是对任何其他类型的适于半固态金属加工的合金，例如镁合金，锌合金，均是同等适用的。而且，在对优选实施例的描述中提及的具体温度与温度范围只适用于铝合金，但是，对于该领域的技术人员而言，可根据本发明的基本原理容易地作出改动，以适合其他合金的要求。
图1示出了根据本发明优选实施的双螺杆流变模铸***10。该***10有四个部分：给料器20，双螺杆挤压机30，喷射部件40以及模具夹持部件50。液态合金被送至给料器20。给料器20设置有柱塞21，管筒22和围绕熔炉24的外柱面设置的一系列加热元件23。加热元件23可以是任何传统类型的，其运行用以使给料器20维持在足够高的温度，以使通过给料器20提供的合金保持液态。对于铝合金而言，该温度应为600℃以上。接着，当柱塞21根据选择而被提升时，液态合金通过重力被送至螺杆挤压机30。
挤压机30具有沿着其长度方向散布的多个加热元件31，33以及冷却元件32，34。配设的加热元件31，33以及冷却管道32，34分别形成一系列加热与冷却区域。加热与冷却区域使挤压机维持于所要的温度，以便进行半固态加工。对于为铝合金设计的流变模铸***10而言，加热元件33与冷却管道34能使挤压机的顶部的温度维持于585℃左右；而加热元件31与冷却管道32能使挤压机底部的温度维持于590℃左右。加热与冷却区还使在半固态加工期间沿着挤压机的轴线维持复杂的温度分布成为可能，这对于实现某种微观结构的效果而言可以说是必要的。每个单独区的温度控制是通过平衡由中央控制***输入的加热与冷却能量而实现的。加热方法可以是电阻加热，感应加热或任何其他方式的加热。冷却媒质根据加工要求可以是水，气或雾。虽然图1中只示出了两个加热/冷却区，但是，挤压机30可以配备1个至10个可独立控制的加热/冷却区。
挤压机30还有一个物理斜度或者说倾角。倾角通常是与喷射方向或0至90°的角，最好是20至90度的角。倾角的设计目的在于加速半固态合金从挤压机30向喷射套筒42的输送。
挤压机30还设置有由电动机或液压马达25通过齿轮箱26进行驱动的双螺杆36。双螺杆36的设计目的在于提供实现精细而均匀分布的固体微粒所需要的高切变速率。当然可以使用不同类型的螺杆形状。此外，能够提供高切变速率混合以及正位移泵效应的任何设备均可用来替换双螺杆。
摇溶合金通过阀门39退出挤压机30而进入喷射部件40。阀门39根据来自中央控制***的信号运行。阀门39的有选择的开启应与加工的要求匹配。由置于喷射套筒42中的活塞41进行，通过孔眼44把摇溶合金射入模腔51。活塞41的位置与速度可调，以适应不同的加工，材料，以及最终部件的要求。通常，喷射速度应足够高，以便为彻底充满模而提供足够的流质，但是不能太高，以免造成空气夹带。
如图1所示，沿喷射套筒42的长度方向还设置了加热元件43。在用于加工铝合金的流度模铸***的优选实施例中，喷射套筒最好保持在接近于挤压机温度的温度，以使合金保持在它的预定半固体状态。
模具紧固件50用于形成模腔51。因此，它最好由两个半压模52，夹紧件53，运行***54，以及使压模处于所要求温度加热元件55组成。
图2是在该优选实施例中使用的筒体的横截面示意图，其由外部钢壳37和硅铝氧氮聚合材料衬板38组成。硅铝氧氮聚合材料衬板38可利用不同的热胀系数在热膨胀期间收缩装配到外壳37中，把硅铝氧氮聚合材料冷衬板38收缩配合到被加热的钢壳中的温度选择依据筒体与其衬板间的紧密贴合能够以该加工温度来实现以保证导热效率。这里选择硅铝氧氮聚合材料作为筒体衬板以便提供对磨损，锈蚀与腐蚀的良好耐受性，同时保持在加工温度下必要的强度与韧性。对于小型筒体，可以使用整体硅铝氧氮聚合材料结构。
图3是根据本发明原理制造的螺杆的剖面图。用于流变模铸***的螺杆36可以作为具有合适形状的硅铝氧氮聚合材料螺杆部分的机械部件来生产。具有所需形状的组件46，48安装在一起，然后安装到转轴47上并具有所需的对准。最好使用较小公差的紧固件。对于小型螺杆，可以使用整体性的硅铝氧氮聚合材料螺杆。
图4与图5分别示出了根据本发明双螺杆挤压机中的沿剖面与轴向液流。
图6示出了利用所述设备生产的一种半固态合金镁-30wt％锌的微观结构。特别是，该照片示出了具有40％固体分数的合金的微观结构，这进一步证明本发明流变模铸工艺能够生产出具有精细的并且均匀分布的微粒的半固体。
图7示出了通过所述设备，用镁-30wt％锌合金生产的一个铸件。测试进一步证实，所生产的铸件具有比常规铸件更低的气孔率。
该实施例还可以包括固定于给料器20上的设备，当给料器20被定位于挤压机下方时，向液态合金提供压力，以便从进料器20向挤压机30提供液态合金。这种压力应予以精确控制，以确保数量恰当的液态合金从给料器20流至挤压机30。
该实施例还可以包括连接于给料器20，挤压机30，喷射部件40以及模具紧固件50上的设备，用以提供保护气体，以便将氧化作用降至最低程度。这种气体可以是氩气，氮气或其任何其他适合的气体。
通常，流变模铸***具有控制设备以对全部功能进行控制，该控制设备最好是可编程设备，以便能够容易获得在半固态合金中所要求的固体容积。例如，该控制***(在图1中未示出)可以包括一个微处理器，能够容易而迅速地重新编程，以便对加工参数进行修改。
范例：
工业纯度大于99％的纯度与纯锌在熔炉中进行熔化用于铸造镁-30wt％锌合金。该熔融液以比预定温度过热20℃的温度被保存于石墨坩埚中。接着，该熔融液以410℃被送入挤压机，并以1000s-1的切变速率施以20秒的切变以便将其转变为半固态浆液。接着，通过打开挤压机一端的阀门把该固态浆液送入喷射部件，然后向前推进活塞把该半固态浆液注入温控压模。将其完全冷却后，从压模中取出铸件(图7)。该范例摘自用于铸造以及用于研磨与抛光的标准的全相技术。利用光学显微镜进行了微观结构观察，结果示于图6，其中的微粒是在挤压机中进行固化与切变处理的原始全相。
在上面对本发明的具体实施例进行图解与描述的同时，可以清楚地看出，在所附权利要求的范围内，本发明可以采用不同的形式与实施例。

Claims (25)

1、一种用于由液态金属合金制造成形部件的方法，包括以下步骤：
将合金冷却至其液化温度之下，同时以足够高的切变速率与紊流度对所述合金施加切变以将其转变为摇溶状态，及
接着将合金送入模具内以制造成形部件，
其中所述切变是通过至少具有两个螺杆的挤压机以至少400s-1的切变速率施加的，所述两个螺杆至少是部分啮合的。
2、如权利要求1中所要求的方法，其中所述切变速率为5000s-1到10000s-1。
3、如权利要求1或2中所要求的方法，其中所述螺杆是完全啮合的。
4、如权利要求1或2中所述的方法，其中所述合金以高于其液化温度的温度送入挤压机。
5、如权利要求1所述的方法，其中在被送入模具之前，所述合金被送入喷射部件，该部件将所述合金注入模具。
6、如权利要求1所述的方法，其中在所述合金被施以切变时，其温度维持在合金的液化与固化温度之间，从而所述合金处于半固态。
7、如权利要求6所述的方法，其中在所述合金处于挤压机中时，其固体体积部分为5％至95％。
8、一种用于由金属合金制造成形部件的设备，包括：温控挤压机，该挤压机能够向液态金属合金施加充分的切变与紊流强度以将其转变为摇溶状态，与挤压机液体相通的喷射部件，以及与喷射部件液体相通的模具，其中挤压机能够以至少400s-1的切变速率操作且具有两个至少部分啮合的螺杆。
9、如权利要求8所述的设备，其中所述切变速率为5000s-1到10000s-1。
10、如权利要求8或9所述的设备，还包括用于把液态金属合金送入挤压机的给料器。
11、如权利要求10所述的设备，其中所述给料器具有在高于其液化温度的温度容纳并维持合金的装置。
12、如权利要求8所述的设备，其中所述挤压机具有筒体和一对螺杆，所述筒体的内表面与所述螺杆的外表面能够耐受液态合金的锈蚀与腐蚀，所述每个螺杆都包括在上面至少具有一个叶片的转轴，所述叶片围绕着所述转轴至少部分地限定了一条螺旋线，用以推进合金通过所述筒体。
13、如权利要求12所述的设备，具有电动机或液压马达，用于转动所述螺杆，及在所述合金处于半固态时，以足以防止其中枝晶状结构完全形成的切变率与紊流强度对所述合金施加切变，所述螺杆通过所述电动机或液压马达的转动还使所述合金从所述挤压机筒体的一端向另一端输送。
14、如权利要求12或13所述的设备，包括用于把热量送至所述挤压机筒体，所述螺杆以及所述合金的温控装置，从而所述合金处于半固体状态并且其温度处于合金的液化与固化温度之间。
15、如权利要求8所述的设备，包括挤压机与喷射部件之间的控制阀，该控制阀用于将所述合金从挤压机排放到缸体-活塞部件内的喷射套筒内。
16、如在权利要求8所述的设备，其中挤压机筒体具有通过收缩配合的方式与所述筒体外层机械地结合的内层。
17、如在权利要求8所述的设备，其中所述挤压机筒体是用硅铝氧氮聚合陶瓷制成的整体部件。
18、如在权利要求8所述的设备，其中与半固态合金接触的所有设备表面和内层均是用硅铝氧氮聚合陶瓷制成的。
19、如在权利要求12所述的设备，其中所述挤压机筒体的外层是H11，H13或H21工具钢。
20、如在权利要求8所述的设备，其中所述螺杆是通过收缩配合而机械地结合的硅铝氧氮聚合材料的螺杆部件。
21、如在权利要求8所述的设备，其中所述螺杆是硅铝氧氮聚合陶瓷整体结构。
22、一种用液态金属合金制成半固态浆液的方法，其包括以下步骤：在低于其液化温度的情况下对合金进行冷却，同时以足够高的切变速率与紊流强度对合金施加切变，以便将合金转变为它的摇溶状态，其中所述切变是通过具有至少两个螺杆的挤压机以至少400s-1的切变速率施加的，所述两个螺杆至少是部分啮合的。
23、如权利要求22所述的方法，其中所述切变速率为5000s-1到10000s-1。
24、一种用于由液体金属合金形成物品的方法，包括：形成如权利要求22所述的半固态浆液和固化所述浆液以形成物品。
25、一种用于由液体金属合金形成物品的方法，包括：形成如权利要求23所述的半固态浆液和固化所述浆液以形成物品。
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