專(zhuān)利名稱(chēng)：一種鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料中氮化硼顆粒均勻分散方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料中氮化硼顆粒的均勻分散方法。
背景技術(shù)：
公開(kāi)號(hào)CN1740369A，發(fā)明名稱(chēng)“一種鋁20錫半固態(tài)漿料制備方法”上，闡述了鋁 20錫半固態(tài)漿料的電磁+機(jī)械制備方法，即，利用電磁攪拌裝置進(jìn)行攪拌，打碎鋁20錫合金液凝固過(guò)程中形成的初生枝晶，借助機(jī)械攪拌器及其上下移動(dòng)控制裝置，不斷地將坩堝內(nèi)周?chē)匿X20錫合金熔體移到內(nèi)部、將下部的鋁20錫合金熔體移到上部，從而逐步將錫液滴分散到鋁20錫半固態(tài)漿料中。在這種電磁+機(jī)械制備方法中，機(jī)械攪拌器為單葉片層機(jī)械攪拌器，采用單層葉片，在葉片與半固態(tài)漿料的有效接觸范圍內(nèi)，借助葉片對(duì)錫液滴施加分散作用力，不斷地將錫液滴分散到半固態(tài)漿料中，在專(zhuān)利CN1740369A中公開(kāi)的機(jī)械攪拌器單層雙弧形葉片長(zhǎng)度方向上凹弧面的弧度為30 90°、厚度方向上凹弧面的弧度為45 90°條件下，單葉片層機(jī)械攪拌器及其上下移動(dòng)控制裝置運(yùn)行即均勻分散15 20min后， 可得到錫液滴分布均勻的鋁20錫半固態(tài)漿料。鎂6鋅是含鋅量為6wt%的鎂合金，鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料是含有15wt% 氮化硼顆粒和85wt%初生固相顆粒與液相的半固態(tài)漿料，采用CN1740369A專(zhuān)利方法、在公開(kāi)的機(jī)械攪拌器單層雙弧形葉片長(zhǎng)度方向上凹弧面的弧度為30 90°、厚度方向上凹弧面的弧度為45 90°的條件下，需要均勻分散14 17分鐘后，才能得到氮化硼顆粒分布均勻的鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料。對(duì)于鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料的制備，在實(shí)現(xiàn)氮化硼顆粒均勻分布的前提下， 電磁攪拌裝置和機(jī)械攪拌器及其上下移動(dòng)控制裝置的運(yùn)行時(shí)間即均勻分散時(shí)間越短，能耗越小，成本越低，而且鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料受到的污染也越少，其質(zhì)量越高，因此可實(shí)現(xiàn)氮化硼顆粒均勻分布的鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料的均勻分散時(shí)間越短越好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有電磁+機(jī)械制備方法“均勻分散時(shí)間長(zhǎng)” 的不足，提供一種能夠快速實(shí)現(xiàn)鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料中氮化硼顆粒均勻分散的方法，進(jìn)一步縮短實(shí)現(xiàn)氮化硼顆粒均勻分布的均勻分散時(shí)間。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是采用電磁+機(jī)械制備方法，利用雙葉片層機(jī)械攪拌器，在上下層雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度分別為57 59°和64 66°的條件下，對(duì)鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料進(jìn)行均勻分散。本發(fā)明的有益效果是對(duì)于熔體中的重顆粒，要想盡快完成其在熔體中的分散，必須加強(qiáng)分散強(qiáng)度。在半固態(tài)漿料電磁+機(jī)械制備方法中，如果在單層葉片對(duì)半固態(tài)漿料中的重顆粒實(shí)施分散后，緊接著再利用另一層葉片實(shí)施第二次分散，那么，半固態(tài)漿料中重顆粒的分散效果將會(huì)明顯好轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)重顆粒均勻分布的均勻分散時(shí)間將進(jìn)一步縮短，本發(fā)明就是利用上下層雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度優(yōu)化組合后的雙層葉片的連續(xù)二次分散，進(jìn)一步促進(jìn)了重顆粒在半固態(tài)漿料中的均勻分布，從而達(dá)到了縮短均勻分散時(shí)間的目的。利用本發(fā)明，對(duì)鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料進(jìn)行均勻分散，實(shí)現(xiàn)氮化硼顆粒均勻分布的均勻分散時(shí)間可縮短到8分20秒，比采用CN1740369A專(zhuān)利方法的最短均勻分散時(shí)間14 分鐘至少縮短了 40%。


圖1為本發(fā)明方法對(duì)鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料中氮化硼顆粒進(jìn)行均勻分散裝置的主視圖。圖中，機(jī)械攪拌器的導(dǎo)向桿2，機(jī)械攪拌器的雙弧形葉片3，陶瓷坩堝4，加熱管5， 冷卻管6，堵塞7，鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料8，外罩9，上蓋10，Ar氣管11，熱電偶12， 導(dǎo)向套13，電機(jī)14，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)15，上行程開(kāi)關(guān)16，下行程開(kāi)關(guān)17，支架18。圖2為本發(fā)明方法對(duì)鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料中氮化硼顆粒進(jìn)行均勻分散裝置的A-A視圖。圖中，電磁攪拌裝置的電磁極對(duì)1。圖3為采用本發(fā)明方法對(duì)鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料中氮化硼顆粒進(jìn)行均勻分散后得到的鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料的微觀(guān)組織。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明方法均勻分散鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料中氮化硼顆粒裝置的具體說(shuō)明如下均勻分散鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料中氮化硼顆粒裝置包括電磁攪拌裝置、機(jī)械攪拌器及其上下移動(dòng)控制裝置、陶瓷坩堝4、上蓋10、堵塞7、外罩9、Ar氣管11及熱電偶 12。電磁攪拌裝置的功率為10kW，其三對(duì)電磁極對(duì)1均布在陶瓷坩堝4周?chē)?，與坩堝外壁之間的距離a為5mm，坩堝壁內(nèi)間隔均布加熱管5和冷卻管6，分別與外部電源與冷卻液供給系統(tǒng)連接，電磁極對(duì)1外側(cè)加外罩9 ；機(jī)械攪拌器為雙葉片層機(jī)械攪拌器，由方形導(dǎo)向桿2和間隔b為20mm的上下二個(gè)葉片層構(gòu)成，材質(zhì)為耐熱陶瓷，在二個(gè)葉片層中各有四個(gè)除了葉片厚度方向上凹弧面弧度不同以外其它形狀與對(duì)應(yīng)分布狀態(tài)完全相同的雙弧形葉片3，下層的四個(gè)雙弧形葉片3， 位于導(dǎo)向桿2下部，根部與導(dǎo)向桿2的四個(gè)表面垂直且與之同寬，葉片在長(zhǎng)度方向上，凹弧面為圓弧形，迎著熔體的周向運(yùn)動(dòng)方向布置，弧度為30 90° ；葉片在厚度方向上，凹弧面朝上，為圓弧形，弧度為64 66°，迎著熔體周向運(yùn)動(dòng)方向布置，凹弧面下部與導(dǎo)向桿2的下端面位于同一水平面內(nèi)，其切線(xiàn)與水平線(xiàn)平行，葉片外端部與坩堝內(nèi)壁之間的距離c為 5mm ；上層的雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度為57 59° ；機(jī)械攪拌器上下移動(dòng)控制裝置由電機(jī)14、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)15、上行程開(kāi)關(guān)16和下行程開(kāi)關(guān)17構(gòu)成。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)15位于機(jī)械攪拌器導(dǎo)向桿2上部與電機(jī)14之間，由齒條與齒輪、渦輪與蝸桿傳動(dòng)構(gòu)成，電機(jī)14的轉(zhuǎn)向由上行程開(kāi)關(guān)16和下行程開(kāi)關(guān)17控制，也就是，當(dāng)機(jī)械攪拌器的上層葉片向上移動(dòng)到半固態(tài)漿料8上方時(shí)，導(dǎo)向桿2觸動(dòng)上行程開(kāi)關(guān)16，電機(jī)14改變轉(zhuǎn)向，使機(jī)械攪拌器向下移動(dòng)；當(dāng)機(jī)械攪拌器的下層葉片向下移動(dòng)到陶瓷坩堝4底部時(shí)， 導(dǎo)向桿2觸動(dòng)下行程開(kāi)關(guān)17，電機(jī)14改變轉(zhuǎn)向，使機(jī)械攪拌器向上移動(dòng)；機(jī)械攪拌器的上下移動(dòng)速度控制在5 20mm/s，導(dǎo)向桿2依靠導(dǎo)向套13定位，Ar 氣管11與熱電偶12通過(guò)上蓋10上的孔和機(jī)械攪拌器葉片之間的孔隙插入坩堝，堵塞7位于坩堝底部，電機(jī)14、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)15、上行程開(kāi)關(guān)16、下行程開(kāi)關(guān)17、導(dǎo)向套13采用機(jī)械連接方式固定于支架18上。一種鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料中氮化硼顆粒均勻分散方法，利用電磁攪拌裝置和機(jī)械攪拌器及其上下移動(dòng)控制裝置，不斷地將坩堝內(nèi)的氮化硼顆粒分散到鎂6鋅熔體中，得到氮化硼顆粒均勻分布的鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料，包括以下步驟步驟1，制備鎂6鋅合金液，溫度控制在730°C ；步驟2，將鎂6鋅合金液與230目的氮化硼顆粒倒入陶瓷坩堝4中，坩堝由其壁內(nèi)的加熱管5預(yù)熱到530°C，蓋上上蓋10后，接通Ar氣以防氧化；步驟3，啟動(dòng)電磁攪拌裝置和機(jī)械攪拌器及其上下移動(dòng)控制裝置，對(duì)熔體進(jìn)行攪拌，同時(shí)，關(guān)閉加熱管5的電源并向坩堝壁內(nèi)的冷卻管6內(nèi)接通冷卻水進(jìn)行冷卻，將熔體冷卻至460 540°C均勻分散溫度后，關(guān)閉冷卻水，打開(kāi)并調(diào)節(jié)加熱管5的電源，使熔體溫度穩(wěn)定在該均勻分散溫度；在該均勻分散溫度下，均勻分散一定時(shí)間后，得到組織均勻的鎂6 鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料8。實(shí)施方式一，在雙葉片層機(jī)械攪拌器的上下移動(dòng)速度為15mm/s、均勻分散溫度為 460°C、雙弧形葉片長(zhǎng)度方向上凹弧面弧度為40°下，在上下層雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度分別為57°和64°時(shí)，實(shí)現(xiàn)氮化硼顆粒均勻分布的鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料的均勻分散時(shí)間為8分20秒。實(shí)施方式二，在雙葉片層機(jī)械攪拌器的上下移動(dòng)速度為5mm/s、均勻分散溫度為 460°C、雙弧形葉片長(zhǎng)度方向上凹弧面弧度為30°下，在上下層雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度分別為57°和66°時(shí)，實(shí)現(xiàn)氮化硼顆粒均勻分布的鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料的均勻分散時(shí)間為8分10秒。實(shí)施方式三，在雙葉片層機(jī)械攪拌器的上下移動(dòng)速度為20mm/s、均勻分散溫度為 540°C、雙弧形葉片長(zhǎng)度方向上凹弧面弧度為90°下，在上下層雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度分別為59°和64°時(shí)，實(shí)現(xiàn)氮化硼顆粒均勻分布的鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料的均勻分散時(shí)間為8分10秒。實(shí)施方式四，在雙葉片層機(jī)械攪拌器的上下移動(dòng)速度為lOmm/s、均勻分散溫度為 540°C、雙弧形葉片長(zhǎng)度方向上凹弧面弧度為90°下，在上下層雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度分別為59°和66°時(shí)，實(shí)現(xiàn)氮化硼顆粒均勻分布的鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料的均勻分散時(shí)間為8分20秒。實(shí)施方式五，在雙葉片層機(jī)械攪拌器的上下移動(dòng)速度為15mm/s、均勻分散溫度為 536°C、雙弧形葉片長(zhǎng)度方向上凹弧面弧度為40°下，在上下層雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度分別為58°和65°時(shí)，實(shí)現(xiàn)氮化硼顆粒均勻分布的鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料的均勻分散時(shí)間為8分?？梢?jiàn)，在雙葉片層機(jī)械攪拌器的上下層雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度為 57 59°和64 66°條件下，對(duì)鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料進(jìn)行均勻分散，實(shí)現(xiàn)氮化硼顆粒均勻分布的均勻分散時(shí)間可縮短到8分20秒。 附圖3為采用本發(fā)明方法對(duì)鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料中氮化硼顆粒進(jìn)行均勻分散后得到的鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料的微觀(guān)組織。圖中亮色塊狀區(qū)域?yàn)榈痤w粒， 灰色球形或橢球形區(qū)域?yàn)槌跎滔囝w粒，其它區(qū)域?yàn)楹笊滔?，可?jiàn)，氮化硼顆粒分布非常均勻?？梢?jiàn)，本發(fā)明可快速實(shí)現(xiàn)鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料中氮化硼顆粒的均勻分散。
權(quán)利要求
1. 一種鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料中氮化硼顆粒均勻分散方法，利用電磁攪拌裝置和機(jī)械攪拌器及其上下移動(dòng)控制裝置，不斷地將坩堝內(nèi)的氮化硼顆粒分散到鎂6鋅熔體中，得到氮化硼顆粒均勻分布的鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料，包括以下步驟 步驟1，制備鎂6鋅合金液，溫度控制在730°C ；步驟2，將鎂6鋅合金液與230目的氮化硼顆粒倒入陶瓷坩堝中，坩堝由其壁內(nèi)的加熱管預(yù)熱到530°C，蓋上上蓋后，接通Ar氣以防氧化；步驟3，啟動(dòng)電磁攪拌裝置和機(jī)械攪拌器及其上下移動(dòng)控制裝置，對(duì)熔體進(jìn)行攪拌， 同時(shí)，關(guān)閉加熱管的電源并向坩堝壁內(nèi)的冷卻管內(nèi)接通冷卻水進(jìn)行冷卻，將熔體冷卻至 460 540°C均勻分散溫度后，關(guān)閉冷卻水，打開(kāi)并調(diào)節(jié)加熱管的電源，使熔體溫度穩(wěn)定在該均勻分散溫度；在該均勻分散溫度下，均勻分散一定時(shí)間后，得到組織均勻的鎂6鋅-15 氮化硼半固態(tài)漿料；其特征在于，機(jī)械攪拌器為雙葉片層機(jī)械攪拌器，其上下層雙弧形葉片厚度方向上凹弧面的弧度分別為57 59°和64 66°。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料中氮化硼顆粒均勻分散方法，屬于鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料中氮化硼顆粒均勻分散研究領(lǐng)域，本發(fā)明采用電磁+機(jī)械制備方法，利用雙葉片層機(jī)械攪拌器，在上下層雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度分別為57～59°和64～66°的條件下，對(duì)鎂6鋅-15氮化硼半固態(tài)漿料中的氮化硼顆粒進(jìn)行均勻分散，可快速實(shí)現(xiàn)氮化硼顆粒的均勻分布，均勻分散時(shí)間可縮短到8分20秒。
文檔編號(hào)C22C23/04GK102181709SQ201110088768
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月10日
發(fā)明者劉漢武, 張鵬, 杜云慧 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)