專利名稱：一種鋁1.8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料中氧化鋁顆粒均勻分散方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁1. 8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料中氧化鋁顆粒的均勻分散方法。
背景技術(shù)：
公開號CN1740369A，發(fā)明名稱“一種鋁20錫半固態(tài)漿料制備方法”上，闡述了鋁 20錫半固態(tài)漿料的電磁+機械制備方法，即，利用電磁攪拌裝置進行攪拌，打碎鋁20錫合金液凝固過程中形成的初生枝晶，借助機械攪拌器及其上下移動控制裝置，不斷地將坩堝內(nèi)周圍的鋁20錫合金熔體移到內(nèi)部、將下部的鋁20錫合金熔體移到上部，從而逐步將錫液滴分散到鋁20錫半固態(tài)漿料中。在這種電磁+機械制備方法中，機械攪拌器為單葉片層機械攪拌器，采用單層葉片，在葉片與半固態(tài)漿料的有效接觸范圍內(nèi)，借助葉片對錫液滴施加分散作用力，不斷地將錫液滴分散到半固態(tài)漿料中，在專利CN1740369A中公開的機械攪拌器單層雙弧形葉片長度方向上凹弧面的弧度為30 90°、厚度方向上凹弧面的弧度為45 90°條件下，單葉片層機械攪拌器及其上下移動控制裝置運行即均勻分散15 20min后， 可得到錫液滴分布均勻的鋁20錫半固態(tài)漿料。鋁1.8硅是含硅量為1.8Wt%的鋁合金，鋁1.8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料是含有 15wt%氧化鋁顆粒和85wt%初生固相顆粒與液相的半固態(tài)漿料，采用CN1740369A專利方法、在公開的機械攪拌器單層雙弧形葉片長度方向上凹弧面的弧度為30 90°、厚度方向上凹弧面的弧度為45 90°的條件下，需要均勻分散14 16分鐘后，才能得到氧化鋁顆粒分布均勻的鋁1. 8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料。對于鋁1. 8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料的制備，在實現(xiàn)氧化鋁顆粒均勻分布的前提下，電磁攪拌裝置和機械攪拌器及其上下移動控制裝置的運行時間即均勻分散時間越短， 能耗越小，成本越低，而且鋁1. 8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料受到的污染也越少，其質(zhì)量越高， 因此可實現(xiàn)氧化鋁顆粒均勻分布的鋁1. 8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料的均勻分散時間越短越好。

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)有電磁+機械制備方法“均勻分散時間長” 的不足，提供一種能夠快速實現(xiàn)鋁1. 8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料中氧化鋁顆粒均勻分散的方法，進一步縮短實現(xiàn)氧化鋁顆粒均勻分布的均勻分散時間。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是采用電磁+機械制備方法，利用雙葉片層機械攪拌器，在上下層雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度分別為61 63°和43 45°的條件下，對鋁1. 8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料進行均勻分散。本發(fā)明的有益效果是對于熔體中的重顆粒，要想盡快完成其在熔體中的分散，必須加強分散強度。在半固態(tài)漿料電磁+機械制備方法中，如果在單層葉片對半固態(tài)漿料中的重顆粒實施分散后，緊接著再利用另一層葉片實施第二次分散，那么，半固態(tài)漿料中重顆
3粒的分散效果將會明顯好轉(zhuǎn)，實現(xiàn)重顆粒均勻分布的均勻分散時間將進一步縮短，本發(fā)明就是利用上下層雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度優(yōu)化組合后的雙層葉片的連續(xù)二次分散，進一步促進了重顆粒在半固態(tài)漿料中的均勻分布，從而達到了縮短均勻分散時間的目的。利用本發(fā)明，對鋁1. 8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料進行均勻分散，實現(xiàn)氧化鋁顆粒均勻分布的均勻分散時間可縮短到8分10秒，比采用CN1740369A專利方法的最短均勻分散時間 14分鐘至少縮短了 41%。


圖1為本發(fā)明方法對鋁1. 8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料中氧化鋁顆粒進行均勻分散裝置的主視圖。圖中，機械攪拌器的導(dǎo)向桿2，機械攪拌器的雙弧形葉片3，石墨坩堝4，加熱管5， 冷卻管6，堵塞7，鋁1.8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料8，外罩9，上蓋10，Ar氣管11，熱電偶12， 導(dǎo)向套13，電機14，傳動機構(gòu)15，上行程開關(guān)16，下行程開關(guān)17，支架18。圖2為本發(fā)明方法對鋁1. 8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料中氧化鋁顆粒進行均勻分散裝置的A-A視圖。圖中，電磁攪拌裝置的電磁極對1。圖3為采用本發(fā)明方法對鋁1. 8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料中氧化鋁顆粒進行均勻分散后得到的鋁1. 8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料的微觀組織。
具體實施例方式結(jié)合附圖對本發(fā)明方法均勻分散鋁1. 8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料中氧化鋁顆粒裝置的具體說明如下均勻分散鋁1. 8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料中氧化鋁顆粒裝置包括電磁攪拌裝置、 機械攪拌器及其上下移動控制裝置、石墨坩堝4、上蓋10、堵塞7、外罩9、Ar氣管11及熱電偶12。電磁攪拌裝置的功率為10kW，其三對電磁極對1均布在石墨坩堝4周圍，與坩堝外壁之間的距離a為5mm，坩堝壁內(nèi)間隔均布加熱管5和冷卻管6，分別與外部電源與冷卻液供給系統(tǒng)連接，電磁極對1外側(cè)加外罩9 ；機械攪拌器為雙葉片層機械攪拌器，由方形導(dǎo)向桿2和間隔b為20mm的上下二個葉片層構(gòu)成，材質(zhì)為耐熱陶瓷，在二個葉片層中各有四個除了葉片厚度方向上凹弧面弧度不同以外其它形狀與對應(yīng)分布狀態(tài)完全相同的雙弧形葉片3，下層的四個雙弧形葉片3， 位于導(dǎo)向桿2下部，根部與導(dǎo)向桿2的四個表面垂直且與之同寬，葉片在長度方向上，凹弧面為圓弧形，迎著熔體的周向運動方向布置，弧度為30 90° ；葉片在厚度方向上，凹弧面朝上，為圓弧形，弧度為43 45°，迎著熔體周向運動方向布置，凹弧面下部與導(dǎo)向桿2的下端面位于同一水平面內(nèi)，其切線與水平線平行，葉片外端部與坩堝內(nèi)壁之間的距離c為 5mm ；上層的雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度為61 63° ；機械攪拌器上下移動控制裝置由電機14、傳動機構(gòu)15、上行程開關(guān)16和下行程開關(guān)17構(gòu)成。傳動機構(gòu)15位于機械攪拌器導(dǎo)向桿2上部與電機14之間，由齒條與齒輪、渦輪與蝸桿傳動構(gòu)成，電機14的轉(zhuǎn)向由上行程開關(guān)16和下行程開關(guān)17控制，也就是，當(dāng)機械攪
4拌器的上層葉片向上移動到半固態(tài)漿料8上方時，導(dǎo)向桿2觸動上行程開關(guān)16，電機14改變轉(zhuǎn)向，使機械攪拌器向下移動；當(dāng)機械攪拌器的下層葉片向下移動到石墨坩堝4底部時， 導(dǎo)向桿2觸動下行程開關(guān)17，電機14改變轉(zhuǎn)向，使機械攪拌器向上移動；機械攪拌器的上下移動速度控制在5 20mm/s，導(dǎo)向桿2依靠導(dǎo)向套13定位，Ar 氣管11與熱電偶12通過上蓋10上的孔和機械攪拌器葉片之間的孔隙插入坩堝，堵塞7位于坩堝底部，電機14、傳動機構(gòu)15、上行程開關(guān)16、下行程開關(guān)17、導(dǎo)向套13采用機械連接方式固定于支架18上。一種鋁1. 8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料中氧化鋁顆粒均勻分散方法，利用電磁攪拌裝置和機械攪拌器及其上下移動控制裝置，不斷地將坩堝內(nèi)的氧化鋁顆粒分散到鋁1. 8硅熔體中，得到氧化鋁顆粒均勻分布的鋁1. 8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料，包括以下步驟步驟1，制備鋁1. 8硅合金液，溫度控制在750°C ；步驟2，將鋁1. 8硅合金液與230目的氧化鋁顆粒倒入石墨坩堝4中，坩堝由其壁內(nèi)的加熱管5預(yù)熱到610°C，蓋上上蓋10后，接通Ar氣以防氧化；步驟3，啟動電磁攪拌裝置和機械攪拌器及其上下移動控制裝置，對熔體進行攪拌，同時，關(guān)閉加熱管5的電源并向坩堝壁內(nèi)的冷卻管6內(nèi)接通冷卻水進行冷卻，將熔體冷卻至605 625°C均勻分散溫度后，關(guān)閉冷卻水，打開并調(diào)節(jié)加熱管5的電源，使熔體溫度穩(wěn)定在該均勻分散溫度；在該均勻分散溫度下，均勻分散一定時間后，得到組織均勻的鋁1.8 硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料8。實施方式一，在雙葉片層機械攪拌器的上下移動速度為15mm/s、均勻分散溫度為 605°C、雙弧形葉片長度方向上凹弧面弧度為40°下，在上下層雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度分別為61°和43°時，實現(xiàn)氧化鋁顆粒均勻分布的鋁1.8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料的均勻分散時間為8分10秒。實施方式二，在雙葉片層機械攪拌器的上下移動速度為5mm/s、均勻分散溫度為 605°C、雙弧形葉片長度方向上凹弧面弧度為30°下，在上下層雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度分別為61°和45°時，實現(xiàn)氧化鋁顆粒均勻分布的鋁1.8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料的均勻分散時間為8分。實施方式三，在雙葉片層機械攪拌器的上下移動速度為20mm/s、均勻分散溫度為 625°C、雙弧形葉片長度方向上凹弧面弧度為90°下，在上下層雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度分別為63°和43°時，實現(xiàn)氧化鋁顆粒均勻分布的鋁1.8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料的均勻分散時間為8分10秒。實施方式四，在雙葉片層機械攪拌器的上下移動速度為lOmm/s、均勻分散溫度為 625°C、雙弧形葉片長度方向上凹弧面弧度為90°下，在上下層雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度分別為63°和45°時，實現(xiàn)氧化鋁顆粒均勻分布的鋁1.8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料的均勻分散時間為8分。實施方式五，在雙葉片層機械攪拌器的上下移動速度為15mm/s、均勻分散溫度為 618°C、雙弧形葉片長度方向上凹弧面弧度為40°下，在上下層雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度分別為62°和44°時，實現(xiàn)氧化鋁顆粒均勻分布的鋁1.8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料的均勻分散時間為8分?？梢?，在雙葉片層機械攪拌器的上下層雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度為61 63°和43 45°條件下，對鋁1. 8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料進行均勻分散，實現(xiàn)氧化鋁顆粒均勻分布的均勻分散時間可縮短到8分10秒。 附圖3為采用本發(fā)明方法對鋁1. 8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料中氧化鋁顆粒進行均勻分散后得到的鋁1. 8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料的微觀組織。圖中白色塊狀區(qū)域為氧化鋁顆粒，灰色球形或橢球形區(qū)域為初生固相顆粒，其它區(qū)域為后生固相，可見，氧化鋁顆粒分布非常均勻?？梢姡景l(fā)明可快速實現(xiàn)鋁1.8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料中氧化鋁顆粒的均勻分散。
權(quán)利要求
1. 一種鋁1. 8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料中氧化鋁顆粒均勻分散方法，利用電磁攪拌裝置和機械攪拌器及其上下移動控制裝置，不斷地將坩堝內(nèi)的氧化鋁顆粒分散到鋁1. 8硅熔體中，得到氧化鋁顆粒均勻分布的鋁1. 8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料，包括以下步驟 步驟1，制備鋁1. 8硅合金液，溫度控制在750°C ；步驟2，將鋁1. 8硅合金液與230目的氧化鋁顆粒倒入石墨坩堝中，坩堝由其壁內(nèi)的加熱管預(yù)熱到610°C，蓋上上蓋后，接通Ar氣以防氧化；步驟3，啟動電磁攪拌裝置和機械攪拌器及其上下移動控制裝置，對熔體進行攪拌， 同時，關(guān)閉加熱管的電源并向坩堝壁內(nèi)的冷卻管內(nèi)接通冷卻水進行冷卻，將熔體冷卻至 605 625°C均勻分散溫度后，關(guān)閉冷卻水，打開并調(diào)節(jié)加熱管的電源，使熔體溫度穩(wěn)定在該均勻分散溫度；在該均勻分散溫度下，均勻分散一定時間后，得到組織均勻的鋁1.8 硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料；其特征在于，機械攪拌器為雙葉片層機械攪拌器，其上下層雙弧形葉片厚度方向上凹弧面的弧度分別為61 63°和43 45°。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁1.8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料中氧化鋁顆粒均勻分散方法，屬于鋁1.8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料中氧化鋁顆粒均勻分散研究領(lǐng)域，本發(fā)明采用電磁+機械制備方法，利用雙葉片層機械攪拌器，在上下層雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度分別為61～63°和43～45°的條件下，對鋁1.8硅-15氧化鋁半固態(tài)漿料中的氧化鋁顆粒進行均勻分散，可快速實現(xiàn)氧化鋁顆粒的均勻分布，均勻分散時間可縮短到8分10秒。
文檔編號C22C21/02GK102181711SQ20111008877
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月10日
發(fā)明者劉漢武, 張鵬, 杜云慧 申請人:北京交通大學(xué)