專利名稱:一種鋁基合金液攪拌方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種含有不互溶重金屬組分的鋁基合金液的電磁攪拌方法及裝置。
背景技術：
公開號CN86104510A，發(fā)明名稱“組合式多功能液態(tài)金屬電磁攪拌器”上，和公開號CN87104014A，發(fā)明名稱“連續(xù)鑄鋼電磁攪拌裝置”上，闡述了金屬液體的常規(guī)電磁攪拌方法——旋轉磁場攪拌、行波磁場攪拌和螺旋磁場攪拌方法。上述攪拌方法針對相應的金屬液，可以很好地解決均勻攪拌問題。但是，對于含有質量分數(shù)為20％左右不互溶重金屬組分的鋁基合金液，如鋁錫、鋁鉛等，上述方法很難實現(xiàn)合金液組分的均勻分布。在旋轉、行波或螺旋電磁攪拌作用下，合金液中以液滴形式存在的錫、鉛等組分或是在重力作用下產生沉淀或是在離心力作用下被甩到合金液周圍，極易造成重金屬錫、鉛等組分的偏析，因此，采用常規(guī)電磁攪拌方法很難攪拌出重金屬錫、鉛等組分分布均勻的鋁基合金液。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，克服現(xiàn)有電磁攪拌方法存在的“產生不互溶重金屬組分偏析”的不足，提供一種能夠實現(xiàn)不互溶重金屬組分液滴均勻分布在鋁基合金液中的攪拌方法及裝置。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是采用常規(guī)旋轉電磁攪拌與內壁布有直葉片石墨坩堝相結合方式對含有不互溶重金屬組分的鋁基合金液進行攪拌，利用旋轉電磁攪拌使鋁基合金液產生周向運動，利用石墨坩堝內壁上的直葉片，不斷地將周圍的鋁基合金液移到內部、將下部的鋁基合金液移到上部，從而阻止重金屬液滴的向下沉淀和離心偏聚運動，得到不互溶重金屬組分液滴均勻分布的鋁基合金液。
含有不互溶重金屬組分的鋁基合金液的攪拌裝置包括旋轉電磁攪拌裝置、石墨坩堝、上蓋、Ar氣管、堵塞、底架。
旋轉電磁攪拌裝置的三對電磁極對均布在石墨坩堝周圍，與石墨坩堝外壁之間的距離為5mm，電磁極對外側加外罩。
Ar氣管固定于上蓋的孔內，堵塞位于石墨坩堝底部。
石墨坩堝采用機械連接方式固定于底架上，其內壁上分布有直葉片，直葉片采用機械連接方式固定于石墨坩堝內壁上。直葉片在石墨坩堝不同高度上呈水平層狀分布，最下層的直葉片下部與石墨坩堝內底面的間隔a為10mm，相鄰直葉片層之間的間隔b為20mm。在同一直葉片層內，三個直葉片的根部在周向上間隔α為120°均勻分布在石墨坩堝內壁上，直葉片長度c均為石墨坩堝半徑，寬度d均為石墨坩堝半徑的四分之一。每個直葉片，在長度方向上，其頭部在指向石墨坩堝水平圓周中心的基礎上，順著鋁基合金液的流動方向向后傾斜，直葉片與其根部和石墨坩堝水平圓周中心連線的夾角β為20～30°，以便不斷地將周圍的鋁基合金液移到內部；在寬度方向上，迎著鋁基合金液周向流動的前刃部相對后刃部向下傾斜γ為35～50°，以便不斷地將下部的鋁基合金液移到上部。相鄰直葉片層內的直葉片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。
鋁基合金液的攪拌工藝步驟如下步驟1，將鋁基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，啟動旋轉電磁攪拌裝置對石墨坩堝內的鋁基合金液進行攪拌。
本發(fā)明的有益效果是利用本發(fā)明，可以通過6～10分鐘的攪拌得到重金屬錫、鉛等組分分布均勻的鋁基合金液，解決了現(xiàn)有電磁攪拌方法存在的“產生不互溶重金屬組分偏析”的問題。



圖1為本發(fā)明方法攪拌鋁基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，鋁基合金液8，底架9。
圖2為本發(fā)明方法攪拌鋁基合金液裝置的A-A局部視圖。
圖3為本發(fā)明方法攪拌鋁基合金液裝置的B-B局部視圖。
圖4為本發(fā)明方法攪拌的鋁20錫合金液的微觀組織。
具體實施方式
結合附圖對本發(fā)明方法攪拌鋁基合金液裝置的具體說明如下含有不互溶重金屬組分的鋁基合金液的攪拌裝置包括旋轉電磁攪拌裝置、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外側加外罩7。
Ar氣管5固定于上蓋4的孔內，堵塞6位于石墨坩堝2底部。
石墨坩堝2采用機械連接方式固定于底架9上，其內壁上分布有直葉片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內底面的間隔a為10mm，相鄰直葉片層之間的間隔b為20mm。在同一直葉片層內，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內壁上，直葉片3長度c均為石墨坩堝2半徑，寬度d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上，順著鋁基合金液8的流動方向向后傾斜，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20～30°，以便不斷地將周圍的鋁基合金液8移到內部；在寬度方向上，迎著鋁基合金液8周向流動的前刃部相對后刃部向下傾斜γ為35～50°，以便不斷地將下部的鋁基合金液8移到上部。相鄰直葉片層內的直葉片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。直葉片3的厚度不限。
鋁基合金液的具體攪拌工藝步驟如下步驟1，將鋁基合金液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，啟動旋轉電磁攪拌裝置對石墨坩堝2內的鋁基合金液8進行攪拌。
在直葉片3長度方向上向后傾斜β為20°、寬度方向上向下傾斜γ為50°的條件下，攪拌6分鐘后，可得到重金屬錫分布均勻的鋁20錫合金液8。
在直葉片3長度方向上向后傾斜β為25°、寬度方向上向下傾斜γ為45°的條件下，攪拌7分鐘后，可得到重金屬錫分布均勻的鋁20錫合金液8。
在直葉片3長度方向上向后傾斜β為30°、寬度方向上向下傾斜γ為35°的條件下，攪拌10分鐘后，可得到重金屬鉛分布均勻的鋁28鉛合金液8。
附圖4為本發(fā)明方法攪拌的鋁20錫合金液的快速凝固微觀組織，圖中的黑色部分為錫顆粒，由圖可見，鋁20錫合金液中的錫液滴分布非常均勻，所以，本發(fā)明方法可用于攪拌含有不互溶重金屬組分的鋁基合金液。
權利要求
1.一種鋁基合金液攪拌方法，首先將含有不互溶重金屬組分的鋁基合金液倒入石墨坩堝，蓋上上蓋、接通Ar氣后，啟動旋轉電磁攪拌裝置對石墨坩堝內的含有不互溶重金屬組分的鋁基合金液進行攪拌，其特征在于，采用常規(guī)旋轉電磁攪拌與內壁布有直葉片石墨坩堝相結合方式對含有不互溶重金屬組分的鋁基合金液進行6～10分鐘的攪拌；利用旋轉電磁攪拌使鋁基合金液產生周向運動，利用石墨坩堝內壁上的直葉片，不斷地將周圍的鋁基合金液移到內部、將下部的鋁基合金液移到上部，從而阻止重金屬液滴的向下沉淀和離心偏聚運動，得到不互溶重金屬組分液滴均勻分布的鋁基合金液。
2.一種鋁基合金液攪拌裝置，該裝置包括旋轉電磁攪拌裝置、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)外側加外罩(7)；Ar氣管(5)固定于上蓋(4)的孔內，堵塞(6)位于石墨坩堝(2)底部；其特征在于石墨坩堝(2)采用機械連接方式固定于底架(9)上，其內壁上分布有直葉片(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)內底面的間隔a為10mm，相鄰直葉片層之間的間隔b為20mm；在同一直葉片層內，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)內壁上，直葉片(3)長度c均為石墨坩堝(2)半徑，寬度d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上，順著鋁基合金液(8)的流動方向向后傾斜，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20～30°，以便不斷地將周圍的鋁基合金液(8)移到內部；在寬度方向上，迎著鋁基合金液(8)周向流動的前刃部相對后刃部向下傾斜γ為35～50°，以便不斷地將下部的鋁基合金液(8)移到上部；相鄰直葉片層內的直葉片(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。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種鋁基合金液攪拌方法及裝置，屬于含有不互溶重金屬組分的鋁基合金液的電磁攪拌研究領域，采用常規(guī)旋轉電磁攪拌與內壁布有直葉片石墨坩堝相結合方式對鋁基合金液進行攪拌，利用常規(guī)旋轉電磁攪拌使鋁基合金液產生周向運動，利用石墨坩堝內壁上的直葉片，不斷地將周圍的鋁基合金液移到內部、將下部的鋁基合金液移到上部，從而阻止重金屬液滴的向下沉淀和離心偏聚運動，得到不互溶重金屬組分液滴均勻分布的鋁基合金液，解決現(xiàn)有攪拌方法存在的“產生不互溶重金屬組分偏析”的技術問題。
文檔編號B22D11/11GKCN1908210SQ200610112413
公開日2007年2月7日 申請日期2006年8月16日
發(fā)明者張鵬, 杜云慧, 劉漢武 申請人:北京交通大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan