CN102072668A

CN102072668A - 一种锌-5碳化硅伪合金液的搅拌方法

Info

Publication number: CN102072668A
Application number: CN 201010599505
Authority: CN
Inventors: 张鹏; 杜云慧; 刘汉武
Original assignee: Beijing Jiaotong University
Current assignee: Beijing Jiaotong University
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2011-05-25

Abstract

本发明公开了一种锌-5碳化硅伪合金液的搅拌方法，属于锌-5碳化硅伪合金液搅拌研究领域，本发明采用直叶片坩埚+电磁搅拌的方法，在直叶片长度方向上向前倾斜β为31～33°、宽度方向上向上倾斜γ为74～76°的条件下，对锌-5碳化硅伪合金液进行搅拌，可快速实现碳化硅颗粒的均匀分布，搅拌时间可缩短到7分钟。

Description

一种锌-5碳化硅伪合金液的搅拌方法

技术领域

本发明涉及一种锌-5碳化硅伪合金液的搅拌方法。

背景技术

公开号：CN1919433，发明名称：“一种含有轻质固体颗粒伪合金液搅拌方法及装置”上，阐述了铝-7石墨伪合金液的搅拌方法，即，采用常规旋转电磁搅拌与内壁布有直叶片石墨坩埚相结合方式对含有7wt％石墨颗粒的铝-7石墨伪合金液进行搅拌。在这种直叶片坩埚+电磁搅拌方法中，旋转电磁搅拌使伪合金液产生规则的周向层流运动，而坩埚内壁上的直叶片则改变了伪合金液的规则周向层流运动状态，在叶片长度方向上向前的倾斜角β对伪合金液施加了向外的作用力，使伪合金液产生了从坩埚内部向外部的附加层流运动；而在宽度方向上向上的倾斜角γ对伪合金液施加了向下的作用力，使伪合金液产生了从坩埚上部向下部的附加层流运动，这样，通过搅拌可以不断地将内部的伪合金液移到周围、将上部的伪合金液移到下部，进而阻止了伪合金液中颗粒的上浮和中央偏聚运动。在专利CN1919433中公开的β为20～30°、γ为35～50°条件下，伪合金液中的颗粒就是依靠10～15分钟的附加层流运动实现了均匀分布。

锌-5碳化硅伪合金液是含有5wt％碳化硅颗粒和95wt％锌液的伪合金液，对于锌-5碳化硅伪合金液的搅拌，由于锌与碳化硅颗粒的物性尤其是密度之间的差别比铝与石墨颗粒的差别大，石墨密度为1.9～2.2g/cm³，铝液密度为2.6～2.8g/cm³，锌液密度为6.3～7.2g/cm³，碳化硅密度为3.0～3.2g/cm³，因此实现碳化硅颗粒在锌-5碳化硅伪合金液中的均匀分布更困难，也就是说，用于实现碳化硅颗粒在锌-5碳化硅伪合金液中的均匀分布的搅拌时间会更长。

对于锌-5碳化硅伪合金液，在实现碳化硅颗粒均匀分布的前提下，用于搅拌的时间越短，能耗越小，成本越低，而且锌-5碳化硅伪合金液受到的污染也越少，其质量越高，因此可实现碳化硅颗粒均匀分布的锌-5碳化硅伪合金液的搅拌时间越短越好。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有搅拌方法“搅拌时间长”的不足，提供一种能够快速实现碳化硅颗粒均匀分布的锌-5碳化硅伪合金液的搅拌方法，进一步缩短实现碳化硅颗粒均匀分布的搅拌时间。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：采用直叶片坩埚+电磁搅拌方法，在直叶片长度方向上向前倾斜β为31～33°、宽度方向上向上倾斜γ为74～76°的条件下，对锌-5碳化硅伪合金液进行搅拌。

本发明的有益效果是：对于伪合金液中的颗粒，要想尽快完成其在伪合金液中的分散，必须加强搅拌强度。在直叶片坩埚+电磁搅拌方法中，随着叶片γ的增大，伪合金液在流过叶片后的层流运动状态的变化程度逐渐增大，当γ增大到一定值时，除了产生附加层流运动以外，还将产生伪合金液的附加紊流运动，该附加紊流运动对伪合金液中的颗粒具有深层次的局部搅拌和分散作用，本发明就是利用β与γ优化组合后产生的附加紊流运动进一步促进了碳化硅颗粒在伪合金液中的均匀分布，从而达到了缩短搅拌时间的目的。利用本发明，对锌-5碳化硅伪合金液进行搅拌，实现碳化硅颗粒均匀分布的搅拌时间可缩短到7分钟，比CN1919433专利的最短搅拌时间至少又缩短了30％。

附图说明

图1为本发明方法搅拌锌-5碳化硅伪合金液装置的主视图。

图中，电磁极对1，石墨坩埚2，直叶片3，上盖4，Ar气管5，堵塞6，外罩7，伪合金液8，底架9。

图2为本发明方法搅拌锌-5碳化硅伪合金液装置的A-A局部视图。

图3为本发明方法搅拌锌-5碳化硅伪合金液装置的B-B局部视图。

图4为采用本发明方法搅拌的锌-5碳化硅伪合金液的微观组织。

具体实施方式

结合附图对本发明方法搅拌锌-5碳化硅伪合金液装置的具体说明如下：

锌-5碳化硅伪合金液的搅拌装置包括：旋转电磁搅拌装置、石墨坩埚2、上盖4、Ar气管5、堵塞6、底架9。

旋转电磁搅拌装置的三对电磁极对1均布在石墨坩埚2周围，与石墨坩埚外壁之间的距离为5mm，电磁极对1外侧加外罩7。

石墨坩埚2采用机械连接方式固定于底架9上，其内壁上分布有直叶片3，直叶片3采用机械连接方式固定于石墨坩埚2内壁上。直叶片3在石墨坩埚2不同高度上呈水平层状分布，最下层的直叶片3下部与石墨坩埚2内底面的间隔a为10mm，相邻直叶片层之间的间隔b为20mm，最上层的直叶片3上部高出伪合金液8上表面的距离c为10mm。在同一直叶片层内，三个直叶片3的根部在周向上间隔α为120°均匀分布在石墨坩埚2内壁上，直叶片3长度d均为石墨坩埚2半径，宽度e均为石墨坩埚2半径的四分之一。每个直叶片3，在长度方向上，其头部在指向石墨坩埚2水平圆周中心的基础上，逆着伪合金液8的流动方向向前倾斜，直叶片3与其根部和石墨坩埚2水平圆周中心连线的夹角β为31～33°，以便不断地将内部的伪合金液8移到周围；在宽度方向上，迎着伪合金液8周向流动的前刃部相对后刃部向上倾斜γ为74～76°，以便不断地将上部的伪合金液8移到下部。相邻直叶片层内的直叶片3在同一水平面上的投影其根部在周向上间隔δ为60°均匀分布。

Ar气管5固定于上盖4的孔内，堵塞6位于石墨坩埚2底部。

一种锌-5碳化硅伪合金液的搅拌方法，采用直叶片坩埚+电磁搅拌方法即采用常规旋转电磁搅拌与内壁布有直叶片石墨坩埚相结合方式对含有5wt％碳化硅颗粒的锌-5碳化硅伪合金液进行搅拌，利用旋转电磁搅拌使锌-5碳化硅伪合金液产生周向运动，利用石墨坩埚内壁上的直叶片，不断地将内部的锌-5碳化硅伪合金液移到周围、将上部的锌-5碳化硅伪合金液移到下部，从而阻止碳化硅颗粒的上浮和中央偏聚运动，得到碳化硅颗粒均匀分布的锌-5碳化硅伪合金液，包括以下步骤：

步骤1，将伪合金液8倒入石墨坩埚2；

步骤2，盖上上盖4，接通Ar气以防氧化；

步骤3，启动旋转电磁搅拌装置对石墨坩埚2内的伪合金液8进行搅拌。

实施方式一，在直叶片长度方向上向前倾斜β为33°、宽度方向上向上倾斜γ为76°时，实现碳化硅颗粒均匀分布的搅拌时间为7分。

实施方式二，在直叶片长度方向上向前倾斜β为32°、宽度方向上向上倾斜γ为75°时，实现碳化硅颗粒均匀分布的搅拌时间为6分30秒。

实施方式三，在直叶片长度方向上向前倾斜β为33°、宽度方向上向上倾斜γ为74°时，实现碳化硅颗粒均匀分布的搅拌时间为6分40秒。

实施方式四，在直叶片长度方向上向前倾斜β为31°、宽度方向上向上倾斜γ为76°时，实现碳化硅颗粒均匀分布的搅拌时间为6分50秒。

实施方式五，在直叶片长度方向上向前倾斜β为31°、宽度方向上向上倾斜γ为74°时，实现碳化硅颗粒均匀分布的搅拌时间为6分50秒。

可见，在直叶片长度方向上向前倾斜β为31～33°、宽度方向上向上倾斜γ为74～76°条件下，对锌-5碳化硅伪合金液进行搅拌，实现碳化硅颗粒均匀分布的搅拌时间可缩短到7分钟。

附图4为采用本发明方法搅拌的锌-5碳化硅伪合金液的微观组织。图中深色区域为锌基体，浅色区域为碳化硅颗粒，可见，碳化硅颗粒分布非常均匀。可见，本发明可快速实现锌-5碳化硅伪合金液中碳化硅颗粒的均匀分布。

Claims

1.一种锌-5碳化硅伪合金液的搅拌方法，采用直叶片坩埚+电磁搅拌方法即采用常规旋转电磁搅拌与内壁布有直叶片石墨坩埚相结合方式对含有5wt％碳化硅颗粒的锌-5碳化硅伪合金液进行搅拌，利用旋转电磁搅拌使锌-5碳化硅伪合金液产生周向运动，利用石墨坩埚内壁上的直叶片，不断地将内部的锌-5碳化硅伪合金液移到周围、将上部的锌-5碳化硅伪合金液移到下部，从而阻止碳化硅颗粒的上浮和中央偏聚运动，得到碳化硅颗粒均匀分布的锌-5碳化硅伪合金液，包括以下步骤：

步骤1，将伪合金液倒入石墨坩埚；

步骤2，盖上上盖，接通Ar气以防氧化；

步骤3，启动旋转电磁搅拌装置对石墨坩埚内的伪合金液进行搅拌；

其特征在于，直叶片在长度方向上向前倾斜β为31～33°，在宽度方向上向上倾斜γ为74～76°。