專利名稱：一種鋅-5氮化硅偽合金液的攪拌方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋅-5氮化硅偽合金液的攪拌方法。
背景技術(shù)：
公開號CN1919433，發(fā)明名稱“一種含有輕質(zhì)固體顆粒偽合金液攪拌方法及裝 置”上，闡述了鋁-7石墨偽合金液的攪拌方法，即，采用常規(guī)旋轉(zhuǎn)電磁攪拌與內(nèi)壁布有直葉 片石墨坩堝相結(jié)合方式對含有7wt %石墨顆粒的鋁-7石墨偽合金液進行攪拌。在這種直葉 片坩堝+電磁攪拌方法中，旋轉(zhuǎn)電磁攪拌使偽合金液產(chǎn)生規(guī)則的周向?qū)恿鬟\動，而坩堝內(nèi) 壁上的直葉片則改變了偽合金液的規(guī)則周向?qū)恿鬟\動狀態(tài)，在葉片長度方向上向前的傾斜 角β對偽合金液施加了向外的作用力，使偽合金液產(chǎn)生了從坩堝內(nèi)部向外部的附加層流 運動；而在寬度方向上向上的傾斜角Y對偽合金液施加了向下的作用力，使偽合金液產(chǎn)生 了從坩堝上部向下部的附加層流運動，這樣，通過攪拌可以不斷地將內(nèi)部的偽合金液移到 周圍、將上部的偽合金液移到下部，進而阻止了偽合金液中顆粒的上浮和中央偏聚運動。在 專利CN1919433中公開的β為20 30°、γ為35 50°條件下，偽合金液中的顆粒就 是依靠10 15分鐘的附加層流運動實現(xiàn)了均勻分布。鋅-5氮化硅偽合金液是含有5wt%氮化硅顆粒和95wt%鋅液的偽合金液，對于 鋅-5氮化硅偽合金液的攪拌，由于鋅與氮化硅顆粒的物性尤其是密度之間的差別比鋁與 石墨顆粒的差別大，石墨密度為1. 9 2. 2g/cm3，鋁液密度為2. 6 2. 8g/cm3，鋅液密度為 6. 3 7. 2g/cm3,氮化硅密度為3. 2 3. 5g/cm3,因此實現(xiàn)氮化硅顆粒在鋅_5氮化硅偽合 金液中的均勻分布更困難，也就是說，用于實現(xiàn)氮化硅顆粒在鋅-5氮化硅偽合金液中的均 勻分布的攪拌時間會更長。對于鋅-5氮化硅偽合金液，在實現(xiàn)氮化硅顆粒均勻分布的前提下，用于攪拌的時 間越短，能耗越小，成本越低，而且鋅-5氮化硅偽合金液受到的污染也越少，其質(zhì)量越高， 因此可實現(xiàn)氮化硅顆粒均勻分布的鋅-5氮化硅偽合金液的攪拌時間越短越好。

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)有攪拌方法“攪拌時間長”的不足，提供一 種能夠快速實現(xiàn)氮化硅顆粒均勻分布的鋅-5氮化硅偽合金液的攪拌方法，進一步縮短實 現(xiàn)氮化硅顆粒均勻分布的攪拌時間。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是采用直葉片坩堝+電磁攪拌方法， 在直葉片長度方向上向前傾斜β為31 33°、寬度方向上向上傾斜Y為79 81°的條 件下，對鋅-5氮化硅偽合金液進行攪拌。本發(fā)明的有益效果是對于偽合金液中的顆粒，要想盡快完成其在偽合金液中的 分散，必須加強攪拌強度。在直葉片坩堝+電磁攪拌方法中，隨著葉片Y的增大，偽合金 液在流過葉片后的層流運動狀態(tài)的變化程度逐漸增大，當Y增大到一定值時，除了產(chǎn)生附 加層流運動以外，還將產(chǎn)生偽合金液的附加紊流運動，該附加紊流運動對偽合金液中的顆粒具有深層次的局部攪拌和分散作用，本發(fā)明就是利用β與Y優(yōu)化組合后產(chǎn)生的附加紊 流運動進一步促進了氮化硅顆粒在偽合金液中的均勻分布，從而達到了縮短攪拌時間的目 的。利用本發(fā)明，對鋅-5氮化硅偽合金液進行攪拌，實現(xiàn)氮化硅顆粒均勻分布的攪拌時間 可縮短到7分鐘，比CN1919433專利的最短攪拌時間至少又縮短了 30%。


圖1為本發(fā)明方法攪拌鋅-5氮化硅偽合金液裝置的主視圖。圖中，電磁極對1，石墨坩堝2，直葉片3，上蓋4，Ar氣管5，堵塞6，外罩7，偽合金 液8，底架9。圖2為本發(fā)明方法攪拌鋅-5氮化硅偽合金液裝置的A-A局部視圖。圖3為本發(fā)明方法攪拌鋅-5氮化硅偽合金液裝置的B-B局部視圖。圖4為采用本發(fā)明方法攪拌的鋅-5氮化硅偽合金液的微觀組織。
具體實施例方式結(jié)合附圖對本發(fā)明方法攪拌鋅-5氮化硅偽合金液裝置的具體說明如下鋅-5氮化硅偽合金液的攪拌裝置包括旋轉(zhuǎn)電磁攪拌裝置、石墨坩堝2、上蓋4、Ar 氣管5、堵塞6、底架9。旋轉(zhuǎn)電磁攪拌裝置的三對電磁極對1均布在石墨坩堝2周圍，與石墨坩堝外壁之 間的距離為5mm，電磁極對1外側(cè)加外罩7。石墨坩堝2采用機械連接方式固定于底架9上，其內(nèi)壁上分布有直葉片3，直葉片 3采用機械連接方式固定于石墨坩堝2內(nèi)壁上。直葉片3在石墨坩堝2不同高度上呈水平 層狀分布，最下層的直葉片3下部與石墨坩堝2內(nèi)底面的間隔a為10mm，相鄰直葉片層之 間的間隔b為20mm，最上層的直葉片3上部高出偽合金液8上表面的距離c為10mm。在同 一直葉片層內(nèi)，三個直葉片3的根部在周向上間隔α為120°均勻分布在石墨坩堝2內(nèi)壁 上，直葉片3長度d均為石墨坩堝2半徑，寬度e均為石墨坩堝2半徑的四分之一。每個直 葉片3，在長度方向上，其頭部在指向石墨坩堝2水平圓周中心的基礎(chǔ)上，逆著偽合金液8的 流動方向向前傾斜，直葉片3與其根部和石墨坩堝2水平圓周中心連線的夾角β為31 33°，以便不斷地將內(nèi)部的偽合金液8移到周圍；在寬度方向上，迎著偽合金液8周向流動 的前刃部相對后刃部向上傾斜Y為79 81°，以便不斷地將上部的偽合金液8移到下部。 相鄰直葉片層內(nèi)的直葉片3在同一水平面上的投影其根部在周向上間隔δ為60°均勻分 布。Ar氣管5固定于上蓋4的孔內(nèi)，堵塞6位于石墨坩堝2底部。一種鋅-5氮化硅偽合金液的攪拌方法，采用直葉片坩堝+電磁攪拌方法即采用常 規(guī)旋轉(zhuǎn)電磁攪拌與內(nèi)壁布有直葉片石墨坩堝相結(jié)合方式對含有5wt%氮化硅顆粒的鋅-5 氮化硅偽合金液進行攪拌，利用旋轉(zhuǎn)電磁攪拌使鋅-5氮化硅偽合金液產(chǎn)生周向運動，利用 石墨坩堝內(nèi)壁上的直葉片，不斷地將內(nèi)部的鋅-5氮化硅偽合金液移到周圍、將上部的鋅-5 氮化硅偽合金液移到下部，從而阻止氮化硅顆粒的上浮和中央偏聚運動，得到氮化硅顆粒 均勻分布的鋅-5氮化硅偽合金液，包括以下步驟步驟1，將偽合金液8倒入石墨坩堝2 ；
步驟2，蓋上上蓋4，接通Ar氣以防氧化；步驟3，啟動旋轉(zhuǎn)電磁攪拌裝置對石墨坩堝2內(nèi)的偽合金液8進行攪拌。實施方式一，在直葉片長度方向上向前傾斜β為33ο、寬度方向上向上傾斜γ為 79ο時，實現(xiàn)氮化硅顆粒均勻分布的攪拌時間為7分。實施方式二，在直葉片長度方向上向前傾斜β為32°、寬度方向上向上傾斜Y為 80°時，實現(xiàn)氮化硅顆粒均勻分布的攪拌時間為6分30秒。實施方式三，在直葉片長度方向上向前傾斜β為33°、寬度方向上向上傾斜Y為 81°時，實現(xiàn)氮化硅顆粒均勻分布的攪拌時間為6分50秒。實施方式四，在直葉片長度方向上向前傾斜β為31°、寬度方向上向上傾斜Y為 79°時，實現(xiàn)氮化硅顆粒均勻分布的攪拌時間為6分40秒。實施方式五，在直葉片長度方向上向前傾斜β為31°、寬度方向上向上傾斜Y為 81°時，實現(xiàn)氮化硅顆粒均勻分布的攪拌時間為6分40秒。可見，在直葉片長度方向上向前傾斜β為31 33°、寬度方向上向上傾斜Y為 79 81°條件下，對鋅-5氮化硅偽合金液進行攪拌，實現(xiàn)氮化硅顆粒均勻分布的攪拌時間 可縮短到7分鐘。附圖4為采用本發(fā)明方法攪拌的鋅-5氮化硅偽合金液的微觀組織。圖中深色區(qū) 域為鋅基體，淺色區(qū)域為氮化硅顆粒，可見，氮化硅顆粒分布非常均勻?？梢姡景l(fā)明可快速 實現(xiàn)鋅-5氮化硅偽合金液中氮化硅顆粒的均勻分布。
權(quán)利要求
1. 一種鋅-5氮化硅偽合金液的攪拌方法，采用直葉片坩堝+電磁攪拌方法即采用常規(guī) 旋轉(zhuǎn)電磁攪拌與內(nèi)壁布有直葉片石墨坩堝相結(jié)合方式對含有5wt%氮化硅顆粒的鋅-5氮 化硅偽合金液進行攪拌，利用旋轉(zhuǎn)電磁攪拌使鋅-5氮化硅偽合金液產(chǎn)生周向運動，利用石 墨坩堝內(nèi)壁上的直葉片，不斷地將內(nèi)部的鋅-5氮化硅偽合金液移到周圍、將上部的鋅-5氮 化硅偽合金液移到下部，從而阻止氮化硅顆粒的上浮和中央偏聚運動，得到氮化硅顆粒均 勻分布的鋅-5氮化硅偽合金液，包括以下步驟 步驟1，將偽合金液倒入石墨坩堝； 步驟2，蓋上上蓋，接通Ar氣以防氧化；步驟3，啟動旋轉(zhuǎn)電磁攪拌裝置對石墨坩堝內(nèi)的偽合金液進行攪拌； 其特征在于，直葉片在長度方向上向前傾斜β為31 33°，在寬度方向上向上傾斜 Y 為 79 81°。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋅-5氮化硅偽合金液的攪拌方法，屬于鋅-5氮化硅偽合金液攪拌研究領(lǐng)域，本發(fā)明采用直葉片坩堝+電磁攪拌的方法，在直葉片長度方向上向前傾斜β為31～33°、寬度方向上向上傾斜γ為79～81°的條件下，對鋅-5氮化硅偽合金液進行攪拌，可快速實現(xiàn)氮化硅顆粒的均勻分布，攪拌時間可縮短到7分鐘。
文檔編號C22C18/00GK102101030SQ20101059958
公開日2011年6月22日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者劉漢武, 張鵬, 杜云慧 申請人:北京交通大學(xué)