[發(fā)明專(zhuān)利]一種無(wú)卷氣鋁-石墨熔體的高效攪拌方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810010428.2
• 申請(qǐng)日: 2018-01-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108165801A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張偉一;杜云慧;張鵬;王玉潔
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22C1/10
• 分類(lèi)號(hào): C22C1/10;C22C21/00;C22C32/00;B01F13/08
• 代理公司: 北京衛(wèi)平智業(yè)專(zhuān)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(kāi)了一種無(wú)卷氣鋁?石墨熔體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(duì)鋁?石墨熔體進(jìn)行攪拌；利用變體積石墨坩堝，通過(guò)減小石墨坩堝的體積，排空石墨坩堝中熔體上部的全部氣體，并且在熔體與外界氣體完全隔絕的條件下，即沒(méi)有氣體源的條件下，進(jìn)行熔體的攪拌，進(jìn)而從根源上避免熔體卷氣；利用高速電磁攪拌，在無(wú)卷氣束縛的情況下，使鋁?石墨熔體產(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)部的鋁?石墨熔體移到周?chē)⑸喜康匿X?石墨熔體移到下部，進(jìn)而阻止石墨顆粒的上浮和中央偏聚運(yùn)動(dòng)，從而高效率地得到無(wú)卷氣的石墨顆粒均勻分布的鋁?石墨熔體，攪拌時(shí)間可縮短到2分鐘，解決了鋁?石墨熔體攪拌中存在的卷氣和攪拌效率低技術(shù)問(wèn)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(wú)卷氣鋁-石墨熔體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(duì)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(wèn)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(jiàn)，卷氣問(wèn)題束縛了熔體的攪拌強(qiáng)度，降低了攪拌效率。鋁-石墨復(fù)合材料含有1.8wt％左右的硅和7wt％左右的石墨顆粒，兼有鋁基體的高比強(qiáng)度、高比剛度、導(dǎo)熱快和石墨顆粒的潤(rùn)滑性能好尤其是高溫潤(rùn)滑性能好等優(yōu)點(diǎn)，是制備現(xiàn)代新型軸瓦尤其是高速重載軸瓦的理想覆層材料。由于石墨的熔點(diǎn)3652℃高于鋁的熔點(diǎn)660℃，因此石墨在鋁液體中是以固態(tài)顆粒的形式存在的，另外，由于鋁的密度2.6～2.8g/cm³大于石墨的密度1.9～2.2g/cm³，所以石墨顆粒在鋁-石墨熔體中容易發(fā)生上浮，因此，要想高效率地制備石墨顆粒均勻分布的鋁-石墨熔體進(jìn)而得到高性能的鋁-石墨復(fù)合材料，就必須加大對(duì)熔體的攪拌強(qiáng)度，這樣卷氣問(wèn)題就更加突出了。授權(quán)公告號(hào)CN105436436B、授權(quán)公告號(hào)CN103307900B等發(fā)明專(zhuān)利通過(guò)“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(lái)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)行熔體攪拌方面的創(chuàng)造發(fā)明，擺脫了卷氣對(duì)攪拌強(qiáng)度和攪拌效率的束縛，可高效率地制備無(wú)卷氣的石墨顆粒均勻分布的鋁-石墨熔體。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，鋁-石墨熔體攪拌中存在的卷氣和攪拌效率低問(wèn)題，提供一種無(wú)卷氣鋁-石墨熔體的高效攪拌方法及裝置。

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(duì)鋁-石墨熔體進(jìn)行攪拌；利用變體積石墨坩堝，通過(guò)減小石墨坩堝的體積，排空石墨坩堝中熔體上部的全部氣體，并且在熔體與外界氣體完全隔絕的條件下，即沒(méi)有氣體源的條件下，進(jìn)行熔體的攪拌，進(jìn)而從根源上避免熔體卷氣；利用高速電磁攪拌，在無(wú)卷氣束縛的情況下，使鋁-石墨熔體產(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)部的鋁-石墨熔體移到周?chē)⑸喜康匿X-石墨熔體移到下部，進(jìn)而阻止石墨顆粒的上浮和中央偏聚運(yùn)動(dòng)，從而高效率地得到無(wú)卷氣的石墨顆粒均勻分布的鋁-石墨熔體。

本發(fā)明的有益效果是：利用本發(fā)明，對(duì)鋁-石墨熔體進(jìn)行攪拌，可以直接制備出無(wú)卷氣、石墨顆粒分布均勻的鋁-石墨熔體，攪拌時(shí)間可縮短到2分鐘，攪拌效率比CN102101031A專(zhuān)利公開(kāi)的7分鐘提高了250％，解決了鋁-石墨熔體攪拌中存在的卷氣和攪拌效率低技術(shù)問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明方法攪拌鋁-石墨熔體裝置的主視圖。