專利名稱：一種鋅-5碳化硅偽合金液的攪拌方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋅-5碳化硅偽合金液的攪拌方法。
背景技術(shù)：
公開號CN1919433，發(fā)明名稱“一種含有輕質(zhì)固體顆粒偽合金液攪拌方法及裝 置”上，闡述了鋁-7石墨偽合金液的攪拌方法，即，采用常規(guī)旋轉(zhuǎn)電磁攪拌與內(nèi)壁布有直葉 片石墨坩堝相結(jié)合方式對含有7wt %石墨顆粒的鋁-7石墨偽合金液進(jìn)行攪拌。在這種直葉 片坩堝+電磁攪拌方法中，旋轉(zhuǎn)電磁攪拌使偽合金液產(chǎn)生規(guī)則的周向?qū)恿鬟\(yùn)動，而坩堝內(nèi) 壁上的直葉片則改變了偽合金液的規(guī)則周向?qū)恿鬟\(yùn)動狀態(tài)，在葉片長度方向上向前的傾斜 角β對偽合金液施加了向外的作用力，使偽合金液產(chǎn)生了從坩堝內(nèi)部向外部的附加層流 運(yùn)動；而在寬度方向上向上的傾斜角Y對偽合金液施加了向下的作用力，使偽合金液產(chǎn)生 了從坩堝上部向下部的附加層流運(yùn)動，這樣，通過攪拌可以不斷地將內(nèi)部的偽合金液移到 周圍、將上部的偽合金液移到下部，進(jìn)而阻止了偽合金液中顆粒的上浮和中央偏聚運(yùn)動。在 專利CN1919433中公開的β為20 30°、γ為35 50°條件下，偽合金液中的顆粒就 是依靠10 15分鐘的附加層流運(yùn)動實(shí)現(xiàn)了均勻分布。鋅-5碳化硅偽合金液是含有5wt%碳化硅顆粒和95wt%鋅液的偽合金液，對于 鋅-5碳化硅偽合金液的攪拌，由于鋅與碳化硅顆粒的物性尤其是密度之間的差別比鋁與 石墨顆粒的差別大，石墨密度為1. 9 2. 2g/cm3，鋁液密度為2. 6 2. 8g/cm3，鋅液密度為 6. 3 7. 2g/cm3,碳化硅密度為3. 0 3. 2g/cm3,因此實(shí)現(xiàn)碳化硅顆粒在鋅_5碳化硅偽合 金液中的均勻分布更困難，也就是說，用于實(shí)現(xiàn)碳化硅顆粒在鋅-5碳化硅偽合金液中的均 勻分布的攪拌時間會更長。對于鋅-5碳化硅偽合金液，在實(shí)現(xiàn)碳化硅顆粒均勻分布的前提下，用于攪拌的時 間越短，能耗越小，成本越低，而且鋅-5碳化硅偽合金液受到的污染也越少，其質(zhì)量越高， 因此可實(shí)現(xiàn)碳化硅顆粒均勻分布的鋅-5碳化硅偽合金液的攪拌時間越短越好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有攪拌方法“攪拌時間長”的不足，提供一 種能夠快速實(shí)現(xiàn)碳化硅顆粒均勻分布的鋅-5碳化硅偽合金液的攪拌方法，進(jìn)一步縮短實(shí) 現(xiàn)碳化硅顆粒均勻分布的攪拌時間。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是采用直葉片坩堝+電磁攪拌方法， 在直葉片長度方向上向前傾斜β為31 33°、寬度方向上向上傾斜Y為74 76°的條 件下，對鋅-5碳化硅偽合金液進(jìn)行攪拌。本發(fā)明的有益效果是對于偽合金液中的顆粒，要想盡快完成其在偽合金液中的 分散，必須加強(qiáng)攪拌強(qiáng)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 液在流過葉片后的層流運(yùn)動狀態(tài)的變化程度逐漸增大，當(dāng)Y增大到一定值時，除了產(chǎn)生附 加層流運(yùn)動以外，還將產(chǎn)生偽合金液的附加紊流運(yùn)動，該附加紊流運(yùn)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(fā)明就是利用β與Y優(yōu)化組合后產(chǎn)生的附加紊 流運(yùn)動進(jìn)一步促進(jìn)了碳化硅顆粒在偽合金液中的均勻分布，從而達(dá)到了縮短攪拌時間的目 的。利用本發(fā)明，對鋅-5碳化硅偽合金液進(jìn)行攪拌，實(shí)現(xiàn)碳化硅顆粒均勻分布的攪拌時間 可縮短到7分鐘，比CN1919433專利的最短攪拌時間至少又縮短了 30%。


圖1為本發(fā)明方法攪拌鋅-5碳化硅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(fā)明方法攪拌鋅-5碳化硅偽合金液裝置的A-A局部視圖。圖3為本發(fā)明方法攪拌鋅-5碳化硅偽合金液裝置的B-B局部視圖。圖4為采用本發(fā)明方法攪拌的鋅-5碳化硅偽合金液的微觀組織。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖對本發(fā)明方法攪拌鋅-5碳化硅偽合金液裝置的具體說明如下鋅-5碳化硅偽合金液的攪拌裝置包括旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(cè)加外罩7。石墨坩堝2采用機(jī)械連接方式固定于底架9上，其內(nèi)壁上分布有直葉片3，直葉片 3采用機(jī)械連接方式固定于石墨坩堝2內(nèi)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(nèi)底面的間隔a為10mm，相鄰直葉片層之 間的間隔b為20mm，最上層的直葉片3上部高出偽合金液8上表面的距離c為10mm。在同 一直葉片層內(nèi)，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(nèi)壁 上，直葉片3長度d均為石墨坩堝2半徑，寬度e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(chǔ)上，逆著偽合金液8的 流動方向向前傾斜，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31 33°，以便不斷地將內(nèi)部的偽合金液8移到周圍；在寬度方向上，迎著偽合金液8周向流動 的前刃部相對后刃部向上傾斜Y為74 76°，以便不斷地將上部的偽合金液8移到下部。 相鄰直葉片層內(nèi)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。Ar氣管5固定于上蓋4的孔內(nèi)，堵塞6位于石墨坩堝2底部。一種鋅-5碳化硅偽合金液的攪拌方法，采用直葉片坩堝+電磁攪拌方法即采用常 規(guī)旋轉(zhuǎn)電磁攪拌與內(nèi)壁布有直葉片石墨坩堝相結(jié)合方式對含有5wt%碳化硅顆粒的鋅-5 碳化硅偽合金液進(jìn)行攪拌，利用旋轉(zhuǎn)電磁攪拌使鋅-5碳化硅偽合金液產(chǎn)生周向運(yùn)動，利用 石墨坩堝內(nèi)壁上的直葉片，不斷地將內(nèi)部的鋅-5碳化硅偽合金液移到周圍、將上部的鋅-5 碳化硅偽合金液移到下部，從而阻止碳化硅顆粒的上浮和中央偏聚運(yùn)動，得到碳化硅顆粒 均勻分布的鋅-5碳化硅偽合金液，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(zhuǎn)電磁攪拌裝置對石墨坩堝2內(nèi)的偽合金液8進(jìn)行攪拌。實(shí)施方式一，在直葉片長度方向上向前傾斜β為33°、寬度方向上向上傾斜Y為 76°時，實(shí)現(xiàn)碳化硅顆粒均勻分布的攪拌時間為7分。實(shí)施方式二，在直葉片長度方向上向前傾斜β為32°、寬度方向上向上傾斜Y為 75°時，實(shí)現(xiàn)碳化硅顆粒均勻分布的攪拌時間為6分30秒。實(shí)施方式三，在直葉片長度方向上向前傾斜β為33°、寬度方向上向上傾斜Y為 74°時，實(shí)現(xiàn)碳化硅顆粒均勻分布的攪拌時間為6分40秒。實(shí)施方式四，在直葉片長度方向上向前傾斜β為31°、寬度方向上向上傾斜Y為 76°時，實(shí)現(xiàn)碳化硅顆粒均勻分布的攪拌時間為6分50秒。實(shí)施方式五，在直葉片長度方向上向前傾斜β為31°、寬度方向上向上傾斜Y為 74°時，實(shí)現(xiàn)碳化硅顆粒均勻分布的攪拌時間為6分50秒?？梢姡谥比~片長度方向上向前傾斜β為31 33°、寬度方向上向上傾斜Y為 74 76°條件下，對鋅-5碳化硅偽合金液進(jìn)行攪拌，實(shí)現(xiàn)碳化硅顆粒均勻分布的攪拌時間 可縮短到7分鐘。附圖4為采用本發(fā)明方法攪拌的鋅-5碳化硅偽合金液的微觀組織。圖中深色區(qū) 域為鋅基體，淺色區(qū)域為碳化硅顆粒，可見，碳化硅顆粒分布非常均勻。可見，本發(fā)明可快速 實(shí)現(xiàn)鋅-5碳化硅偽合金液中碳化硅顆粒的均勻分布。
權(quán)利要求
1. 一種鋅-5碳化硅偽合金液的攪拌方法，采用直葉片坩堝+電磁攪拌方法即采用常規(guī) 旋轉(zhuǎn)電磁攪拌與內(nèi)壁布有直葉片石墨坩堝相結(jié)合方式對含有5wt%碳化硅顆粒的鋅-5碳 化硅偽合金液進(jìn)行攪拌，利用旋轉(zhuǎn)電磁攪拌使鋅-5碳化硅偽合金液產(chǎn)生周向運(yùn)動，利用石 墨坩堝內(nèi)壁上的直葉片，不斷地將內(nèi)部的鋅-5碳化硅偽合金液移到周圍、將上部的鋅-5碳 化硅偽合金液移到下部，從而阻止碳化硅顆粒的上浮和中央偏聚運(yùn)動，得到碳化硅顆粒均 勻分布的鋅-5碳化硅偽合金液，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(zhuǎn)電磁攪拌裝置對石墨坩堝內(nèi)的偽合金液進(jìn)行攪拌； 其特征在于，直葉片在長度方向上向前傾斜β為31 33°，在寬度方向上向上傾斜 Y 為 74 76°。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋅-5碳化硅偽合金液的攪拌方法，屬于鋅-5碳化硅偽合金液攪拌研究領(lǐng)域，本發(fā)明采用直葉片坩堝+電磁攪拌的方法，在直葉片長度方向上向前傾斜β為31～33°、寬度方向上向上傾斜γ為74～76°的條件下，對鋅-5碳化硅偽合金液進(jìn)行攪拌，可快速實(shí)現(xiàn)碳化硅顆粒的均勻分布，攪拌時間可縮短到7分鐘。
文檔編號F27D27/00GK102072668SQ20101059950
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者劉漢武, 張鵬, 杜云慧 申請人:北京交通大學(xué)