[發(fā)明專利]一種無卷氣銅-石墨熔體的高效攪拌方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810011380.7
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN108165802A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設計）人: 張鵬;張偉一;杜云慧;王玉潔
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10;C22C9/00;C22C32/00;B01F13/08
• 代理公司: 北京衛(wèi)平智業(yè)專利代理事務所(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銅?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合方式對銅?石墨熔體進行攪拌；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，即沒有氣體源的條件下，進行熔體的攪拌，進而從根源上避免熔體卷氣；利用高速電磁攪拌，在無卷氣束縛的情況下，使銅?石墨熔體產(chǎn)生周向高速攪拌運動，利用石墨坩堝內(nèi)壁上的直葉片，不斷地將內(nèi)部的銅?石墨熔體移到周圍、將上部的銅?石墨熔體移到下部，進而阻止石墨顆粒的上浮和中央偏聚運動，從而高效率地得到無卷氣的石墨顆粒均勻分布的銅?石墨熔體，攪拌時間可縮短到2分鐘，解決了銅?石墨熔體攪拌中存在的卷氣和攪拌效率低技術問題。

技術領域

本發(fā)明屬于冶金、鑄造等材料加工研究領域，特別涉及一種無卷氣銅-石墨熔體的高效攪拌方法及裝置。

背景技術

在冶金、鑄造等材料加工研究領域中，常常需要對各種熔體進行攪拌，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度，攪拌強度越大，形成的剪切和紊流越強，熔體實現(xiàn)溫度、成分、組織等均勻化的攪拌時間就越短，攪拌效率越高。然而，強烈的攪拌會導致熔體的卷氣問題，極易造成高溫熔體氧化、形成夾雜組織等，即便采用保護性氣氛，卷氣也會使熔體中散布氣孔，導致材料性能惡化，可見，卷氣問題束縛了熔體的攪拌強度，降低了攪拌效率。銅-石墨復合材料含有3.5～4.0wt％左右的鈦和3wt％左右的石墨顆粒，兼有銅基體的強度、硬度、導電導熱性、耐蝕性好和石墨顆粒的潤滑性能好尤其是高溫潤滑性能好、耐電弧燒蝕能力強等優(yōu)點，廣泛應用于摩擦材料、含油軸承、電接觸材料、導電材料和機械零件材料等領域。由于石墨的熔點3652℃高于銅的熔點1083℃，因此石墨在銅液體中是以固態(tài)顆粒的形式存在的，另外，由于銅的密度8.2～8.9g/cm³大于石墨的密度1.9～2.2g/cm³，所以石墨顆粒在銅-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銅-石墨熔體進而得到高性能的銅-石墨復合材料，就必須加大對熔體的攪拌強度，這樣卷氣問題就更加突出了。授權公告號CN105436436B、授權公告號CN 103307900B等發(fā)明專利通過“收窄攪拌腔內(nèi)的熔體液面”、“設置熔體擾動隔離器”等方法來阻隔攪動向熔體液面?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)，進行熔體攪拌方面的創(chuàng)造發(fā)明，擺脫了卷氣對攪拌強度和攪拌效率的束縛，可高效率地制備無卷氣的石墨顆粒均勻分布的銅-石墨熔體。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是，銅-石墨熔體攪拌中存在的卷氣和攪拌效率低問題，提供一種無卷氣銅-石墨熔體的高效攪拌方法及裝置。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：

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合方式對銅-石墨熔體進行攪拌；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，即沒有氣體源的條件下，進行熔體的攪拌，進而從根源上避免熔體卷氣；利用高速電磁攪拌，在無卷氣束縛的情況下，使銅-石墨熔體產(chǎn)生周向高速攪拌運動，利用石墨坩堝內(nèi)壁上的直葉片，不斷地將內(nèi)部的銅-石墨熔體移到周圍、將上部的銅-石墨熔體移到下部，進而阻止石墨顆粒的上浮和中央偏聚運動，從而高效率地得到無卷氣的石墨顆粒均勻分布的銅-石墨熔體。

本發(fā)明的有益效果是：利用本發(fā)明，對銅-石墨熔體進行攪拌，可以直接制備出無卷氣、石墨顆粒分布均勻的銅-石墨熔體，攪拌時間可縮短到2分鐘，攪拌效率比CN102151511A專利公開的8分鐘提高了300％，解決了銅-石墨熔體攪拌中存在的卷氣和攪拌效率低技術問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明方法攪拌銅-石墨熔體裝置的主視圖。