專利名稱：一種鐵15銅-3.5氮化硼半固態(tài)漿料中氮化硼顆粒均勻分散方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料中氮化硼顆粒的均勻分散方法。
背景技術：
公開號CN1768979A，發(fā)明名稱“一種QTi3. 5-10石墨半固態(tài)漿料制備方法”上， 闡述了 QTi3. 5-10石墨半固態(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QTi3. 5鈦青銅合金液凝固過程中形成的初生枝晶，先形成由初生固相顆粒與液相構成的QTi3. 5鈦青銅半固態(tài)漿料；然后，借助機械分散器及其上下移動控制裝置，不斷地將坩堝內漂浮在QTi3. 5鈦青銅半固態(tài)漿料上部的石墨顆粒分散到QTi3. 5鈦青銅半固態(tài)漿料中。在這種電磁+機械制備方法中，機械分散器為單葉片層機械分散器，采用單層葉片， 在葉片與半固態(tài)漿料的有效接觸范圍內，借助葉片對石墨顆粒施加分散作用力，不斷地將石墨顆粒分散到半固態(tài)漿料中，在專利CN1768979A中公開的機械分散器單層弧形葉片凹弧面的弧度為40 90°條件下，單葉片層機械分散器及其上下移動控制裝置運行即均勻分散15 20min后，可得到石墨顆粒均勻分布的QTi3. 5-10石墨半固態(tài)漿料。鐵15銅是含銅量為15wt%的鐵合金，鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料是含有 3. 5wt%氮化硼顆粒和96. 5wt%初生固相顆粒與液相的半固態(tài)漿料，采用CN1768979A專利方法、在公開的機械分散器單層弧形葉片凹弧面的弧度為40 90°條件下，需要均勻分散 14 18分鐘后，才能得到氮化硼顆粒均勻分布的鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料。對于鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料的制備，在實現(xiàn)氮化硼顆粒均勻分布的前提下，機械分散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，而且鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料受到的污染也越少，其質量越高，因此可實現(xiàn)氮化硼顆粒均勻分布的鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料的均勻分散時間越短越好。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，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)鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料中氮化硼顆粒均勻分散的方法，進一步縮短實現(xiàn)氮化硼顆粒均勻分布的均勻分散時間。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是采用電磁+機械制備方法，利用雙葉片層機械分散器，在上下層弧形葉片凹弧面弧度分別為46 48°和37 39°的條件下，對鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(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)漿料中顆粒的分散效果將會明顯好轉，實現(xiàn)顆粒均勻分布的均勻分散時間將進一步縮短，本發(fā)明就是利用上下層弧形葉片凹弧面弧度優(yōu)化組合后的雙層葉片的連續(xù)二次分散，進一步促進了氮化硼顆粒在半固態(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，對鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料進行均勻分散，實現(xiàn)氮化硼顆粒均勻分布的均勻分散時間可縮短到8分20秒，比采用CN1768979A專利方法的最短均勻分散時間14分鐘至少縮短了 40%。


圖1為本發(fā)明方法對鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料中氮化硼顆粒進行均勻分散裝置的主視圖。圖中，機械分散器的導向桿2，機械分散器的弧形葉片3，陶瓷坩堝4，加熱管5，冷卻管6，堵塞7，鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料8，外罩9，上蓋10，Ar氣管11，熱電偶12， 導向套13，電機14，傳動機構15，上行程開關16，下行程開關17，支架18。圖2為本發(fā)明方法對鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料中氮化硼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)明方法對鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料中氮化硼顆粒進行均勻分散后得到的鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料的微觀組織。
具體實施例方式結合附圖對本發(fā)明方法均勻分散鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料中氮化硼顆粒裝置的具體說明如下均勻分散鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料中氮化硼顆粒裝置包括電磁攪拌裝置、 機械分散器及其上下移動控制裝置、陶瓷坩堝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均布在陶瓷坩堝4周圍，與坩堝外壁之間的距離a為5mm，坩堝壁內間隔均布加熱管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外側加外罩9 ；機械分散器為雙葉片層機械分散器，由方形導向桿2和間隔b為20mm的上下二個葉片層構成，材質為耐熱陶瓷，在二個葉片層中各有四個除了凹弧面弧度不同以外其它形狀與對應分布狀態(tài)完全相同的弧形葉片3，下層的四個弧形葉片3，位于導向桿2下部，與導向桿2的四個表面垂直且與之同寬，互成90°，凹弧面朝下，為圓弧形，弧度為37 39°， 迎著熔體周向運動方向布置，凹弧面上部切線與水平線平行，凹弧面下部與導向桿2的下端面位于同一水平面內，葉片外端部與坩堝內壁之間的距離c為5mm ；上層的弧形葉片凹弧面弧度為46 48° ；機械分散器上下移動控制裝置由電機14、傳動機構15、上行程開關16和下行程開關17構成。傳動機構15位于機械分散器導向桿2上部與電機14之間，由齒條與齒輪、渦輪與蝸桿傳動構成，電機14的轉向由上行程開關16和下行程開關17控制，也就是，當機械分散器的上層葉片向上移動到半固態(tài)漿料8上方時，導向桿2觸動上行程開關16，電機14改變轉向，使機械分散器向下移動；當機械分散器的下層葉片向下移動到陶瓷坩堝4底部時， 導向桿2觸動下行程開關17，電機14改變轉向，使機械分散器向上移動；
機械分散器的上下移動速度控制在1 lOmm/s，導向桿2依靠導向套13定位，Ar 氣管11與熱電偶12通過上蓋10上的孔和機械分散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15、上行程開關16、下行程開關17、導向套13采用機械連接方式固定于支架18上。一種鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料中氮化硼顆粒均勻分散方法，利用電磁攪拌裝置進行攪拌，打碎鐵15銅合金液凝固過程中形成的初生枝晶，先形成由初生固相顆粒與液相構成的鐵15銅半固態(tài)漿料；然后，借助機械分散器及其上下移動控制裝置，不斷地將坩堝內漂浮在鐵15銅半固態(tài)漿料上部的氮化硼顆粒分散到鐵15銅半固態(tài)漿料中，得到氮化硼顆粒均勻分布的鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料，包括以下步驟步驟1，制備鐵15銅合金液，溫度控制在1500°C ；步驟2，將鐵15銅合金液與230目的氮化硼顆粒倒入陶瓷坩堝4中，坩堝由其壁內的加熱管5預熱到1270°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，進行攪拌，同時，關閉加熱管5的電源并向坩堝壁內的冷卻管6內接通冷卻水進行冷卻，將熔體冷卻至1270 1320°C均勻分散溫度后，關閉冷卻水，打開并調節(jié)加熱管5的電源，使熔體溫度穩(wěn)定在該均勻分散溫度；步驟4，在該均勻分散溫度下，電磁攪拌5分鐘后，啟動機械分散器及其上下移動控制裝置，均勻分散一定時間后，得到組織均勻的鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料8。實施方式一，在機械分散器的上下移動速度為3mm/s、均勻分散溫度為1270°C下， 在雙葉片層機械分散器的上下層弧形葉片凹弧面弧度分別為46°和37°時，實現(xiàn)氮化硼顆粒均勻分布的鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料的均勻分散時間為8分10秒。實施方式二，在機械分散器的上下移動速度為lmm/s、均勻分散溫度為1270°C下， 在雙葉片層機械分散器的上下層弧形葉片凹弧面弧度分別為46°和39°時，實現(xiàn)氮化硼顆粒均勻分布的鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料的均勻分散時間為8分20秒。實施方式三，在機械分散器的上下移動速度為lOmm/s、均勻分散溫度為1320°C 下，在雙葉片層機械分散器的上下層弧形葉片凹弧面弧度分別為48°和37°時，實現(xiàn)氮化硼顆粒均勻分布的鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料的均勻分散時間為8分20秒。實施方式四，在機械分散器的上下移動速度為lOmm/s、均勻分散溫度為1320°C 下，在雙葉片層機械分散器的上下層弧形葉片凹弧面弧度分別為48°和39°時，實現(xiàn)氮化硼顆粒均勻分布的鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料的均勻分散時間為8分10秒。實施方式五，在機械分散器的上下移動速度為5mm/s、均勻分散溫度為1296°C下， 在雙葉片層機械分散器的上下層弧形葉片凹弧面弧度分別為47°和38°時，實現(xiàn)氮化硼顆粒均勻分布的鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料的均勻分散時間為8分10秒?？梢?，在雙葉片層機械分散器的上下層弧形葉片凹弧面弧度分別為46 48°和 37 39°條件下，對鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料進行均勻分散，實現(xiàn)氮化硼顆粒均勻分布的均勻分散時間可縮短到8分20秒。附圖3為采用本發(fā)明方法對鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料中氮化硼顆粒進行均勻分散后得到的鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料的微觀組織。圖中亮色塊狀區(qū)域為氮化硼顆粒，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，氮化硼顆粒分布非常均勻?？梢?，本發(fā)明可快速實現(xiàn)鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料中氮化硼顆粒的均勻分散。
權利要求
1. 一種鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料中氮化硼顆粒均勻分散方法，利用電磁攪拌裝置進行攪拌，打碎鐵15銅合金液凝固過程中形成的初生枝晶，先形成由初生固相顆粒與液相構成的鐵15銅半固態(tài)漿料；然后，借助機械分散器及其上下移動控制裝置，不斷地將坩堝內漂浮在鐵15銅半固態(tài)漿料上部的氮化硼顆粒分散到鐵15銅半固態(tài)漿料中，得到氮化硼顆粒均勻分布的鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料，包括以下步驟 步驟1，制備鐵15銅合金液，溫度控制在1500°C ；步驟2，將鐵15銅合金液與230目的氮化硼顆粒倒入陶瓷坩堝中，坩堝由其壁內的加熱管預熱到1270°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，進行攪拌，同時，關閉加熱管的電源并向坩堝壁內的冷卻管內接通冷卻水進行冷卻，將熔體冷卻至1270 1320°C均勻分散溫度后，關閉冷卻水，打開并調節(jié)加熱管的電源，使熔體溫度穩(wěn)定在該均勻分散溫度；步驟4，在該均勻分散溫度下，電磁攪拌5分鐘 后，啟動機械分散器及其上下移動控制裝置，均勻分散一定時間后，得到組織均勻的鐵15銅-3. 5氮化硼半固態(tài)漿料；其特征在于，機械分散器為雙葉片層機械分散器，其上下層弧形葉片凹弧面弧度分別為46 48°和37 39°。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鐵15銅-3.5氮化硼半固態(tài)漿料中氮化硼顆粒均勻分散方法，屬于鐵15銅-3.5氮化硼半固態(tài)漿料中氮化硼顆粒均勻分散研究領域，本發(fā)明采用電磁+機械制備方法，利用雙葉片層機械分散器，在上下層弧形葉片凹弧面弧度分別為46～48°和37～39°的條件下，對鐵15銅-3.5氮化硼半固態(tài)漿料中的氮化硼顆粒進行均勻分散，可快速實現(xiàn)氮化硼顆粒的均勻分布，均勻分散時間可縮短到8分20秒。
文檔編號F27D27/00GK102181773SQ20111008879
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月10日 優(yōu)先權日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