本發(fā)明屬于金屬技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁熔體超聲波凈化系統(tǒng)導(dǎo)入桿的制備方法。
背景技術(shù)：
功率超聲波在金屬熔體中傳播時產(chǎn)生空化、聲流等特殊效應(yīng)，是一種比較新的熔體處理技術(shù)。
超聲波金屬熔體處理系統(tǒng)由超聲波振動部件和超聲波發(fā)生器兩部分構(gòu)成：超聲波振動部件用于產(chǎn)生超聲波振動--主要包括超聲波換能器、超聲波變幅桿和導(dǎo)入桿，并將此振動能量向金屬熔體中發(fā)射。
換能器將輸入的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，即超聲波。其表現(xiàn)形式是換能器在縱向作來回伸縮運(yùn)動，振幅一般在幾個微米。超聲波變幅桿按設(shè)計需要放大振幅，隔離金屬熔體和熱能傳遞，同時也起到固定整個超聲波振動系統(tǒng)的作用。導(dǎo)入桿與變幅桿相連，變幅桿將超聲波能量振動傳遞給導(dǎo)入桿，再由導(dǎo)入桿將超聲波能量發(fā)射到金屬熔體中。
金屬熔體在冷卻或壓住過程中接受到超聲波，其晶粒結(jié)構(gòu)等將會產(chǎn)生顯著變化，從而提高金屬各種物理特性。
由于導(dǎo)入桿在高溫熔體中做高頻振動，導(dǎo)入桿的材料和結(jié)構(gòu)對其使用壽命有關(guān)鍵性的影響。 導(dǎo)入桿在金屬熔體中長期工作，導(dǎo)入桿會逐步被腐蝕。腐蝕后導(dǎo)入桿長度變化，導(dǎo)致導(dǎo)入桿共振頻率變化，而超聲波設(shè)備不能自動調(diào)整共振頻率，導(dǎo)致設(shè)備不能工作或損壞，且導(dǎo)入桿使用壽命短，不能滿足生產(chǎn)需求，增加成本。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種鋁熔體超聲波熔體凈化系統(tǒng)導(dǎo)入桿的制備方法，通過使用氮化硅和碳化硅等晶須或長纖維對氧化鋁陶瓷進(jìn)行復(fù)合增韌；晶須增韌陶瓷基體，使其可長期承受超聲波的能量傳遞和沖擊，提高探頭在高溫熔體中的使用壽命至七天以上。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種鋁熔體超聲波熔體凈化系統(tǒng)導(dǎo)入桿的制備方法，包括以下步驟：
第一步，將質(zhì)量比為30~90%氧化鋁粉末、1%~30%的碳化硅粉末和1%~20%的氮化硅粉末充分混合；
第二步，將上述混合物放入在60~80℃下壓鑄成型；
第三步，成型坯料在電阻爐或中頻感應(yīng)爐中加熱至1200~1500℃，至一定時間后加壓至10～15MPa，最終制得所需形狀的晶須強(qiáng)化氧化鋁陶瓷導(dǎo)入桿。
本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：
1、陶瓷材料強(qiáng)度高，增強(qiáng)了韌性，導(dǎo)入桿通過螺紋與變幅桿連接處在使用時不易脆裂。
2、陶瓷材料抗氧化、耐高溫熔體腐蝕，使用過程中不會污染金屬熔體。
3、陶瓷材導(dǎo)入桿在鋁熔體中連續(xù)使用壽命可達(dá)180h以上。
附圖說明
圖1為鋁熔體超聲波凈化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
如圖1所示，鋁熔體超聲波凈化系統(tǒng)包括支架、超聲波換能裝置、變幅桿和導(dǎo)入桿，石墨坩堝中盛放高溫熔體，導(dǎo)入桿伸入高溫熔體中工作。
以下為本發(fā)明的一種實施例。
對于導(dǎo)入桿的制備方法，將質(zhì)量比為75%的氧化鋁粉末、7%的碳化硅粉末和18%的氮化硅粉末充分混合，將混合物放入到70℃的壓模中壓鑄成型，將成型的胚料在中頻感應(yīng)爐中加熱至1400℃并保持7分鐘，時間到后將胚料加壓至11MPa，得到所需形狀的晶須強(qiáng)化氧化鋁陶瓷導(dǎo)入桿。
本發(fā)明的原理是：晶須是具有一定長徑比(直徑0.1~1.8um，長35~l50um)且缺陷少的陶瓷單晶。其具有很高的強(qiáng)度，是一種非常好的陶瓷基復(fù)合材料的增韌增強(qiáng)體；纖維長度較陶瓷晶須長數(shù)倍，也是一種很好的陶瓷增韌體，同時兩者可復(fù)合實用。用碳化硅、氮化硅等晶須或碳、碳化硅等長纖維對氧化鋁陶瓷進(jìn)行復(fù)合增韌，晶須或纖維的加入可以增加斷裂表面，即增加了裂紋的擴(kuò)展通道。晶須拔出或斷裂時都會消耗一部分能量，有利于阻止裂紋的擴(kuò)展，此外晶須對裂紋還有橋聯(lián)、釘扎、偏轉(zhuǎn)等作用也能顯著提高材料的韌性。因此當(dāng)裂紋擴(kuò)展的剩余能量滲入到纖維(晶須)，發(fā)生纖維(晶須)的拔出、脫粘和斷裂時，導(dǎo)致斷裂能被消耗或裂紋擴(kuò)展方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)等，從而使復(fù)合材料韌性得到提高。