[發(fā)明專利]一種無卷氣鋁-氧化鋁半固態(tài)漿料的高效攪拌方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810012574.9
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN108144523A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張偉一;杜云慧;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;C22C21/00;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: 董琪;郝亮

本發(fā)明公開了一種無卷氣鋁?氧化鋁半固態(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)合方式對鋁?氧化鋁半固態(tài)漿料進行攪拌；利用變體積石墨坩堝，排空半固態(tài)漿料上部的全部氣體，進而在與外界氣體完全隔絕的條件下，利用高速電磁攪拌，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，阻止氧化鋁顆粒的向下沉淀和離心偏聚運動，從而高效率地得到無卷氣的氧化鋁顆粒均勻分布的鋁?氧化鋁半固態(tài)漿料，攪拌時間可縮短到2分鐘，解決了鋁?氧化鋁半固態(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鋁-氧化鋁半固態(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(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，即便采用保護性氣氛，卷氣也會使熔體中散布氣孔，導(dǎo)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。鋁-氧化鋁復(fù)合材料含有1.8wt％左右的硅和15wt％左右的氧化鋁顆粒，兼有鋁基體的高比強度、高比剛度、導(dǎo)熱快和氧化鋁顆粒的硬度高、熱穩(wěn)定性好、耐磨損等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車等領(lǐng)域。由于氧化鋁的熔點2054℃高于鋁的熔點660℃，因此氧化鋁在鋁液體中是以固態(tài)顆粒的形式存在的，另外，由于氧化鋁的密度3.9～4.1g/cm³大于鋁的密度2.6～2.8g/cm³，所以，在鋁-氧化鋁熔體的常規(guī)鑄造過程中，氧化鋁顆粒容易發(fā)生沉淀。如果將鋁-氧化鋁熔體制成半固態(tài)漿料，則半固態(tài)漿料的高粘度和初生固相顆粒會有效阻止氧化鋁顆粒沉淀，但是，半固態(tài)漿料的高粘度和初生固相顆粒同樣也會阻礙氧化鋁顆粒的分散，因此，要想高效率地制備氧化鋁顆粒均勻分布的鋁-氧化鋁半固態(tài)漿料進而得到高性能的鋁-氧化鋁復(fù)合材料，就必須加大對半固態(tài)漿料的攪拌強度，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CN103307900B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度和攪拌效率的束縛，可高效率地制備無卷氣的氧化鋁顆粒均勻分布的鋁-氧化鋁半固態(tài)漿料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，鋁-氧化鋁半固態(tài)漿料攪拌中存在的卷氣和攪拌效率低問題，提供一種無卷氣鋁-氧化鋁半固態(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)合方式對鋁-氧化鋁半固態(tài)漿料進行攪拌；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，進行半固態(tài)漿料的攪拌，進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，使鋁-氧化鋁半固態(tài)漿料產(chǎn)生周向高速攪拌運動，利用石墨坩堝內(nèi)壁上的直葉片，不斷地將周圍的鋁-氧化鋁半固態(tài)漿料移到內(nèi)部、將下部的鋁-氧化鋁半固態(tài)漿料移到上部，進而阻止氧化鋁顆粒的向下沉淀和離心偏聚運動，從而高效率地得到無卷氣的氧化鋁顆粒均勻分布的鋁-氧化鋁半固態(tài)漿料。

本發(fā)明的有益效果是：利用本發(fā)明，對鋁-氧化鋁半固態(tài)漿料進行攪拌，可以直接制備出無卷氣、氧化鋁顆粒分布均勻的鋁-氧化鋁半固態(tài)漿料，攪拌時間可縮短到2分鐘，攪拌效率比CN102181713A專利公開的8分鐘10秒提高了300％，解決了鋁-氧化鋁半固態(tài)漿料攪拌中存在的卷氣和攪拌效率低技術(shù)問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明方法攪拌鋁-氧化鋁半固態(tài)漿料裝置的主視圖。