一種鋁-15氧化鋁偽合金液的攪拌方法
2023-09-27 06:28:25 1
專利名稱：一種鋁-15氧化鋁偽合金液的攪拌方法
技術領域：
本發明涉及一種鋁-15氧化鋁偽合金液的攪拌方法。
背景技術：
公開號CN1908210，發明名稱「一種鋁基合金液攪拌方法及裝置」上， 闡述了含有不互溶重金屬組分的鋁基合金液的攪拌方法，即，採用常規旋轉電磁攪拌與 內壁布有直葉片石墨坩堝相結合方式對含有不互溶重金屬組分的鋁基合金液進行攪拌。 在這種直葉片坩堝+電磁攪拌方法中，旋轉電磁攪拌使偽合金液產生規則的周向層流運 動，而坩堝內壁上的直葉片則改變了偽合金液的規則周向層流運動狀態，在葉片長度方 向上向後的傾斜角β對偽合金液施加了向內的作用力，使偽合金液產生了從坩堝周圍向 內部的附加層流運動；而在寬度方向上向下的傾斜角Y對偽合金液施加了向上的作用 力，使偽合金液產生從坩堝下部向上部的附加層流運動，這樣，通過攪拌可以不斷地將 周圍的鋁基合金液移到內部、將下部的鋁基合金液移到上部，進而阻止了重金屬液滴的 向下沉澱和離心偏聚運動。在專利CN1908210中公開的β為20 30°、γ為35 50° 條件下，偽合金液中的重液滴就是依靠6 10分鐘的附加層流運動實現了均勻分布。鋁-15氧化鋁偽合金液是含有15樹％氧化鋁重顆粒和85wt%鋁液的偽合金液， 氧化鋁密度為3.9 4.1g/cm3，鋁液密度為2.6 2.8g/cm3。對於鋁-15氧化鋁偽合金 液的攪拌，由於氧化鋁在偽合金液中為固相顆粒，其均勻分散能力小於重金屬液滴的均 勻分散能力，因此實現氧化鋁重顆粒在鋁-15氧化鋁偽合金液中的均勻分布更困難，也 就是說，用於實現氧化鋁重顆粒在鋁-15氧化鋁偽合金液中的均勻分布的攪拌時間會更 長，在專利CN1908210公開的直葉片長度方向上向後傾斜β為20 30°、寬度方向上 向下傾斜Y為35 50°的條件下，至少需要攪拌12分鐘後，才能得到氧化鋁重顆粒均 勻分布的鋁-15氧化鋁偽合金液。對於鋁-15氧化鋁偽合金液，在實現氧化鋁重顆粒均勻分布的前提下，用於攪 拌的時間越短，能耗越小，成本越低，而且鋁-15氧化鋁偽合金液受到的汙染也越少， 其質量越高，因此可實現氧化鋁重顆粒均勻分布的鋁-15氧化鋁偽合金液的攪拌時間越 短越好。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，克服現有攪拌方法「攪拌時間長」的不足，提 供一種能夠快速實現氧化鋁重顆粒均勻分布的鋁-15氧化鋁偽合金液的攪拌方法，進一 步縮短實現氧化鋁重顆粒均勻分布的攪拌時間。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是採用直葉片坩堝+電磁攪拌方 法，在直葉片長度方向上向後傾斜β為13 15°、寬度方向上向下傾斜Y為56 58° 的條件下，對鋁-15氧化鋁偽合金液進行攪拌。本發明的有益效果是對於偽合金液中的 顆粒，要想儘快完成其在偽合金液中的分散，必須加強攪拌強度。在直葉片坩堝+電磁攪拌方法中，隨著葉片Y的增大，偽合金液在流過葉片後的層流運動狀態的變化程度逐漸增大，當Y增大到一定值時，除了 產生附加層流運動以外，還將產生偽合金液的附加紊流運動，該附加紊流運動對偽合金 液中的顆粒具有深層次的局部攪拌和分散作用，本發明就是利用β與Y優化組合後產生 的附加紊流運動進一步促進了氧化鋁重顆粒在偽合金液中的均勻分布，從而達到了縮短 攪拌時間的目的。利用本發明，對鋁-15氧化鋁偽合金液進行攪拌，實現氧化鋁重顆粒 均勻分布的攪拌時間可縮短到7分鐘，比採用CN1908210專利公開的β為20 30°、 Y為35 50°的最短攪拌時間12分鐘縮短了 42%。
圖1為本發明方法攪拌鋁-15氧化鋁偽合金液裝置的主視圖。圖中，電磁極對1，石墨坩堝2，直葉片3，上蓋4，Ar氣管5，堵塞6，外罩7， 偽合金液8，底架9。圖2為本發明方法攪拌鋁-15氧化鋁偽合金液裝置的A-A局部視圖。圖3為本發明方法攪拌鋁-15氧化鋁偽合金液裝置的B-B局部視圖。圖4為採用本發明方法攪拌的鋁-15氧化鋁偽合金液的微觀組織。
具體實施例方式結合附圖對本發明方法攪拌鋁-15氧化鋁偽合金液裝置的具體說明如下鋁-15氧化鋁偽合金液的攪拌裝置包括旋轉電磁攪拌裝置、石墨坩堝2、上蓋 4、Ar氣管5、堵塞6、底架9。旋轉電磁攪拌裝置的三對電磁極對1均布在石墨坩堝2周圍，與石墨坩堝外壁之 間的距離為5mm，電磁極對1外側加外罩7。Ar氣管5固定於上蓋4的孔內，堵塞6位於石墨坩堝2底部。石墨坩堝2採用機械連接方式固定於底架9上，其內壁上分布有直葉片3，直葉 片3採用機械連接方式固定於石墨坩堝2內壁上。直葉片3在石墨坩堝2不同高度上呈 水平層狀分布，最下層的直葉片3下部與石墨坩堝2內底面的間隔a為10mm，相鄰直葉片層之間的間隔b為20mm。在同一直葉片層內，三個直葉片3的根部在周向上間隔α 為120°均勻分布在石墨坩堝2內壁上，直葉片3長度c均為石墨坩堝2半徑，寬度d均 為石墨坩堝2半徑的四分之一。每個直葉片3，在長度方向上，其頭部在指向石墨坩堝2 水平圓周中心的基礎上，順著偽合金液8的流動方向向後傾斜，直葉片3與其根部和石墨 坩堝2水平圓周中心連線的夾角β為13 15°，以便不斷地將周圍的偽合金液8移到 內部；在寬度方向上，迎著偽合金液8周向流動的前刃部相對後刃部向下傾斜γ為56 58°，以便不斷地將下部的偽合金液8移到上部。相鄰直葉片層內的直葉片3在同一水 平面上的投影其根部在周向上間隔δ為60°均勻分布。一種鋁-15氧化鋁偽合金液的攪拌方法，採用直葉片坩堝+電磁攪拌方法即採用 常規旋轉電磁攪拌與內壁布有直葉片石墨坩堝相結合方式對含有15_%氧化鋁重顆粒的 鋁-15氧化鋁偽合金液進行攪拌，利用旋轉電磁攪拌使鋁-15氧化鋁偽合金液產生周向運 動，利用坩堝內壁上的直葉片，不斷地將周圍的鋁-15氧化鋁偽合金液移到內部、將下部的鋁-15氧化鋁偽合金液移到上部，從而阻止氧化鋁重顆粒的向下沉澱和離心偏聚運 動，得到氧化鋁重顆粒均勻分布的鋁-15氧化鋁偽合金液，包括以下步驟 步驟1，將偽合金液8倒入石墨坩堝2 ；步驟2，蓋上上蓋4，接通Ar氣以防氧化；步驟3，啟動旋轉電磁攪拌裝置對石墨坩堝2內的偽合金液8進行攪拌。實施方式一，在直葉片長度方向上向後傾斜β為15°、寬度方向上向下傾斜Y 為58°時，實現氧化鋁重顆粒均勻分布的攪拌時間為6分40秒。實施方式二，在直葉片長度方向上向後傾斜β為14°、寬度方向上向下傾斜Y 為57°時，實現氧化鋁重顆粒均勻分布的攪拌時間為6分30秒。實施方式三，在直葉片長度方向上向後傾斜β為13°、寬度方向上向下傾斜Y 為58°時，實現氧化鋁重顆粒均勻分布的攪拌時間為7分。實施方式四，在直葉片長度方向上向後傾斜β為15°、寬度方向上向下傾斜Y 為56°時，實現氧化鋁重顆粒均勻分布的攪拌時間為6分50秒。實施方式五，在直葉片長度方向上向後傾斜β為13°、寬度方向上向下傾斜Y 為56°時，實現氧化鋁重顆粒均勻分布的攪拌時間為6分50秒。可見，在直葉片長度方向上向後傾斜β為13 15°、寬度方向上向下傾斜Y 為56 58°條件下，對鋁-15氧化鋁偽合金液進行攪拌，實現氧化鋁重顆粒均勻分布的 攪拌時間可縮短到7分鐘。附圖4為採用本發明方法攪拌的鋁-15氧化鋁偽合金液的微觀組織。圖中深色 區域為鋁基體，淺色區域為氧化鋁重顆粒，可見，氧化鋁重顆粒分布非常均勻。可見， 本發明可快速實現鋁-15氧化鋁偽合金液中氧化鋁重顆粒的均勻分布。
權利要求
1. 一種鋁-15氧化鋁偽合金液的攪拌方法，採用直葉片坩堝+電磁攪拌方法即採用 常規旋轉電磁攪拌與內壁布有直葉片石墨坩堝相結合方式對含有15_%氧化鋁重顆粒的 鋁-15氧化鋁偽合金液進行攪拌，利用旋轉電磁攪拌使鋁-15氧化鋁偽合金液產生周向運 動，利用坩堝內壁上的直葉片，不斷地將周圍的鋁-15氧化鋁偽合金液移到內部、將下 部的鋁-15氧化鋁偽合金液移到上部，從而阻止氧化鋁重顆粒的向下沉澱和離心偏聚運 動，得到氧化鋁重顆粒均勻分布的鋁-15氧化鋁偽合金液，包括以下步驟 步驟1，將偽合金液倒入石墨坩堝； 步驟2，蓋上上蓋，接通Ar氣以防氧化；步驟3，啟動旋轉電磁攪拌裝置對石墨坩堝內的偽合金液進行攪拌；其特徵在於， 直葉片在長度方向上向後傾斜β為13 15°，在寬度方向上向下傾斜Y為56 58°。
全文摘要
本發明公開了一種鋁-15氧化鋁偽合金液的攪拌方法，屬於鋁-15氧化鋁偽合金液攪拌研究領域，本發明採用直葉片坩堝+電磁攪拌的方法，在直葉片長度方向上向後傾斜β為13～15°、寬度方向上向下傾斜γ為56～58°的條件下，對鋁-15氧化鋁偽合金液進行攪拌，可快速實現氧化鋁重顆粒的均勻分布，攪拌時間可縮短到7分鐘。
文檔編號B01F13/08GK102012174SQ201010599598
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月22日 優先權日2010年12月22日
發明者劉偉, 劉漢武, 姚莎莎, 張君, 張鵬, 杜雲慧, 郝志強 申請人:北京交通大學