[發(fā)明專利]一種無卷氣鎳-氮化硼半固態(tài)漿料的高效攪拌方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810010418.9
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN108579588A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜云慧;張偉一;張鵬;王玉潔
• 申請（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號: B01F13/08
• 分類號: B01F13/08;F27D27/00;C22C1/10;C22C19/03;C22C32/00
• 代理公司: 北京衛(wèi)平智業(yè)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11392
• 代理人: 謝建玲;郝亮

本發(fā)明公開了一種無卷氣鎳?氮化硼半固態(tài)漿料的高效攪拌方法及裝置，屬于冶金、鑄造等材料加工研究領(lǐng)域，本發(fā)明采用內(nèi)壁布有直葉片的變體積石墨坩堝與高速電磁攪拌相結(jié)合方式對鎳?氮化硼半固態(tài)漿料進(jìn)行攪拌；利用變體積石墨坩堝，通過減小石墨坩堝的體積，排空石墨坩堝中半固態(tài)漿料上部的全部氣體，并且在半固態(tài)漿料與外界氣體完全隔絕的條件下，即沒有氣體源的條件下，進(jìn)行半固態(tài)漿料的攪拌，進(jìn)而從根源上避免半固態(tài)漿料卷氣；利用高速電磁攪拌，在無卷氣束縛的情況下，使鎳?氮化硼半固態(tài)漿料產(chǎn)生周向高速攪拌運(yùn)動(dòng)，利用石墨坩堝內(nèi)壁上的直葉片，不斷地將內(nèi)部的鎳?氮化硼半固態(tài)漿料移到周圍、將上部的鎳?氮化硼半固態(tài)漿料移到下部，進(jìn)而阻止氮化硼顆粒的上浮和中央偏聚運(yùn)動(dòng)，從而高效率地得到無卷氣的氮化硼顆粒均勻分布的鎳?氮化硼半固態(tài)漿料，攪拌時(shí)間可縮短到2分鐘，解決了鎳?氮化硼半固態(tài)漿料攪拌中存在的卷氣和攪拌效率低技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金、鑄造等材料加工研究領(lǐng)域，特別涉及一種無卷氣鎳-氮化硼半固態(tài)漿料的高效攪拌方法及裝置。

背景技術(shù)

在冶金、鑄造等材料加工研究領(lǐng)域中，常常需要對各種熔體進(jìn)行攪拌，比如金屬半固態(tài)漿料、添加顆粒熔體的攪拌等等，目的是使熔體的溫度、成分、組織等均勻化。攪拌效率通常取決于攪拌強(qiáng)度，攪拌強(qiáng)度越大，形成的剪切和紊流越強(qiáng)，熔體實(shí)現(xiàn)溫度、成分、組織等均勻化的攪拌時(shí)間就越短，攪拌效率越高。然而，強(qiáng)烈的攪拌會(huì)導(dǎo)致熔體的卷氣問題，極易造成高溫熔體氧化、形成夾雜組織等，即便采用保護(hù)性氣氛，卷氣也會(huì)使熔體中散布?xì)饪祝瑢?dǎo)致材料性能惡化，可見，卷氣問題束縛了熔體的攪拌強(qiáng)度，降低了攪拌效率。鎳-氮化硼復(fù)合材料含有3wt％左右的鋯和3.5wt％左右的氮化硼顆粒，兼有鎳基體的延展能力強(qiáng)、塑性好、耐腐蝕和氮化硼顆粒的硬度高、熱穩(wěn)定性好、耐磨損等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于防腐、耐磨、高溫模具等領(lǐng)域。由于氮化硼的熔點(diǎn)3000℃高于鎳的熔點(diǎn)1453℃，因此氮化硼在鎳液體中是以固態(tài)顆粒的形式存在的，另外，由于鎳的密度8.5～8.9g/cm³大于氮化硼的密度2.1～2.3g/cm³，所以，在鎳-氮化硼熔體的常規(guī)鑄造過程中，氮化硼顆粒容易發(fā)生上浮。如果將鎳-氮化硼熔體制成半固態(tài)漿料，則半固態(tài)漿料的高粘度和初生固相顆粒會(huì)有效阻止氮化硼顆粒上浮，但是，半固態(tài)漿料的高粘度和初生固相顆粒同樣也會(huì)阻礙氮化硼顆粒的分散，因此，要想高效率地制備氮化硼顆粒均勻分布的鎳-氮化硼半固態(tài)漿料進(jìn)而得到高性能的鎳-氮化硼復(fù)合材料，就必須加大對半固態(tài)漿料的攪拌強(qiáng)度，這樣卷氣問題就更加突出了。授權(quán)公告號CN105436436B、授權(quán)公告號CN 103307900B等發(fā)明專利通過“收窄攪拌腔內(nèi)的熔體液面”、“設(shè)置熔體擾動(dòng)隔離器”等方法來阻隔攪動(dòng)向熔體液面?zhèn)鬟f、避免熔體卷氣。本發(fā)明從熔體與氣體完全隔絕的角度出發(fā)，進(jìn)行半固態(tài)漿料攪拌方面的創(chuàng)造發(fā)明，擺脫了卷氣對攪拌強(qiáng)度和攪拌效率的束縛，可高效率地制備無卷氣的氮化硼顆粒均勻分布的鎳-氮化硼半固態(tài)漿料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，鎳-氮化硼半固態(tài)漿料攪拌中存在的卷氣和攪拌效率低問題，提供一種無卷氣鎳-氮化硼半固態(tài)漿料的高效攪拌方法及裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

采用內(nèi)壁布有直葉片的變體積石墨坩堝與高速電磁攪拌相結(jié)合方式對鎳-氮化硼半固態(tài)漿料進(jìn)行攪拌；利用變體積石墨坩堝，通過減小石墨坩堝的體積，排空石墨坩堝中半固態(tài)漿料上部的全部氣體，并且在半固態(tài)漿料與外界氣體完全隔絕的條件下，即沒有氣體源的條件下，進(jìn)行半固態(tài)漿料的攪拌，進(jìn)而從根源上避免半固態(tài)漿料卷氣；利用高速電磁攪拌，在無卷氣束縛的情況下，使鎳-氮化硼半固態(tài)漿料產(chǎn)生周向高速攪拌運(yùn)動(dòng)，利用石墨坩堝內(nèi)壁上的直葉片，不斷地將內(nèi)部的鎳-氮化硼半固態(tài)漿料移到周圍、將上部的鎳-氮化硼半固態(tài)漿料移到下部，進(jìn)而阻止氮化硼顆粒的上浮和中央偏聚運(yùn)動(dòng)，從而高效率地得到無卷氣的氮化硼顆粒均勻分布的鎳-氮化硼半固態(tài)漿料。