專利名稱:一種鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料的機(jī)械均勻分散方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料的機(jī)械均勻分散方法。
背景技術(shù):
公開號(hào)CN1858278A,發(fā)明名稱“一種鋁20錫半固態(tài)漿料機(jī)械攪拌制備方法”上, 闡述了鋁20錫半固態(tài)漿料的機(jī)械制備方法,即,利用機(jī)械攪拌器的雙面雙弧形葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的周向運(yùn)動(dòng)、向內(nèi)運(yùn)動(dòng)和向上運(yùn)動(dòng),來打碎鋁20錫熔體凝固過程中形成的初生固相, 并不斷地將雙面雙弧形葉片周圍的鋁20錫熔體移到內(nèi)部、將下部的鋁20錫熔體移到上部, 來阻止錫液滴的離心運(yùn)動(dòng)與沉淀運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)錫液滴的分散,當(dāng)鋁20錫熔體的周向運(yùn)動(dòng)狀態(tài)接近雙面雙弧形葉片周向運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而導(dǎo)致錫液滴的分散效果變差時(shí),機(jī)械攪拌器改變旋轉(zhuǎn)方向,利用雙面雙弧形葉片另一面的雙弧形來繼續(xù)分散錫液滴;借助于機(jī)械攪拌器的上下移動(dòng)控制裝置,來驅(qū)動(dòng)機(jī)械攪拌器進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng),從而在整個(gè)坩堝范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)錫液滴的均勻分散,得到錫液滴分布均勻的鋁20錫半固態(tài)漿料。在這種機(jī)械制備方法中,機(jī)械攪拌器為單葉片層機(jī)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(duì)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CN1858278A中公開的機(jī)械攪拌器單層雙面雙弧形葉片長度方向上凹弧面的弧度為20 30°、厚度方向上凹弧面的弧度為45 90°條件下,單葉片層機(jī)械攪拌器及其上下移動(dòng)控制裝置運(yùn)行即均勻分散8 IOmin后,可得到錫液滴分布均勻的鋁20錫半固態(tài)漿料。鎂6鋅是含鋅量為6wt%的鎂合金,鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料是含有20wt% 氧化鎂顆粒和80wt%初生固相顆粒與液相的半固態(tài)漿料,采用CN1858278A專利方法、在公開的機(jī)械攪拌器單層雙面雙弧形葉片長度方向上凹弧面的弧度為20 30°、厚度方向上凹弧面的弧度為45 90°的條件下,需要均勻分散10 13分鐘后,才能得到氧化鎂顆粒分布均勻的鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料。對(duì)于鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料的制備,在實(shí)現(xiàn)氧化鎂顆粒均勻分布的前提下, 機(jī)械攪拌器及其上下移動(dòng)控制裝置的運(yùn)行時(shí)間即均勻分散時(shí)間越短,能耗越小,成本越低, 而且鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料受到的污染也越少,其質(zhì)量越高,因此可實(shí)現(xiàn)氧化鎂顆粒均勻分布的鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料的均勻分散時(shí)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)有機(jī)械制備方法“均勻分散時(shí)間長”的不足,提供一種能夠快速實(shí)現(xiàn)鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料中氧化鎂顆粒均勻分散的方法,進(jìn)一步縮短實(shí)現(xiàn)氧化鎂顆粒均勻分布的均勻分散時(shí)間。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是采用機(jī)械制備方法,利用雙葉片層機(jī)械攪拌器,在上下層雙面雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度分別為31 33°和81 83°的條件下,對(duì)鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料進(jìn)行均勻分散。本發(fā)明的有益效果是對(duì)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(qiáng)分散強(qiáng)度。在半固態(tài)漿料機(jī)械制備方法中,如果在單層葉片對(duì)半固態(tài)漿料中的重顆粒實(shí)施分散后,緊接著再利用另一層葉片實(shí)施第二次分散,那么,半固態(tài)漿料中重顆粒的分散效果將會(huì)明顯好轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)重顆粒均勻分布的均勻分散時(shí)間將進(jìn)一步縮短,本發(fā)明就是利用上下層雙面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(jìn)一步促進(jìn)了重顆粒在半固態(tài)漿料中的均勻分布,從而達(dá)到了縮短均勻分散時(shí)間的目的。 利用本發(fā)明,對(duì)鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料進(jìn)行均勻分散,實(shí)現(xiàn)氧化鎂顆粒均勻分布的均勻分散時(shí)間可縮短到8分20秒,比采用CN1858278A專利方法的最短均勻分散時(shí)間10分鐘至少又縮短了 16%。
圖1為本發(fā)明方法對(duì)鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料進(jìn)行均勻分散裝置的主視圖。圖中,圓形攪拌桿1,雙面雙弧形葉片2,陶瓷坩堝3,加熱管4,冷卻管5,鎂6鋅-20 氧化鎂半固態(tài)漿料6,堵塞7,上蓋8,Ar氣管9,底架11,軸瓦12,止推軸承13,電機(jī)14,齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)15,導(dǎo)向板16,導(dǎo)向槽17,齒條18,電機(jī)19,傳動(dòng)機(jī)構(gòu)20,上行程開關(guān)21,下行程開關(guān)22,支架23。圖2為本發(fā)明方法對(duì)鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料進(jìn)行均勻分散裝置的A-A視圖。圖中,熱電偶10。圖3為本發(fā)明方法對(duì)鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料進(jìn)行均勻分散裝置的B-B局部視圖。圖4為采用本發(fā)明方法對(duì)鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料進(jìn)行均勻分散后得到的鎂 6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料的微觀組織。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明方法均勻分散鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料中氧化鎂顆粒裝置的具體說明如下均勻分散鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料中氧化鎂顆粒裝置包括機(jī)械攪拌器及其驅(qū)動(dòng)與上下移動(dòng)控制裝置、陶瓷坩堝3、上蓋8、堵塞7、Ar氣管9及熱電偶10。陶瓷坩堝3采用機(jī)械連接方式固定于底架11上,其壁內(nèi)間隔均布加熱管4和冷卻管5,分別與外部電源與冷卻液供給系統(tǒng)連接。機(jī)械攪拌器為雙葉片層機(jī)械攪拌器,由圓形攪拌桿1和上下二個(gè)葉片層構(gòu)成,材質(zhì)為耐熱陶瓷。圓形攪拌桿1的下端為方形,其四面與圓形攪拌桿1相切,上下二個(gè)葉片層位于圓形攪拌桿1的方形下端,間隔a為20mm,在上下二個(gè)葉片層中各有四個(gè)除了葉片厚度方向上凹弧面弧度不同以外其它形狀與對(duì)應(yīng)分布狀態(tài)完全相同的雙面雙弧形葉片2。下層的四個(gè)雙面雙弧形葉片2位于圓形攪拌桿1的方形下端的下部,其根部與圓形攪拌桿方形下端的四個(gè)側(cè)面垂直且與之同寬;雙面雙弧形葉片2的下表面與圓形攪拌桿方形下端的下端面位于同一水平面內(nèi),上表面與下表面平行;雙面雙弧形葉片2的左右二側(cè)面為雙圓弧形凹弧面,對(duì)稱分布,在長度方向上,凹弧面朝外,弧度為20 30°,在厚度方向上,凹弧面朝上,弧度為81 83° ;左右二側(cè)凹弧面的上部與雙面雙弧形葉片2上表面的相交弧線在雙面雙弧形葉片2根部相切,左右二側(cè)凹弧面的下部與雙面雙弧形葉片2下表面相切且相
4切弧線在雙面雙弧形葉片2根部處的切線垂直于圓形攪拌桿方形下端側(cè)面;葉片外端部與坩堝內(nèi)壁之間的距離c為5mm ;上層的四個(gè)雙面雙弧形葉片2位于圓形攪拌桿1的方形下端的上部,葉片厚度方向上凹弧面弧度為31 33°,此雙面雙弧形葉片2的上表面與圓形攪拌桿1方形下端的上端面位于同一水平面內(nèi)。機(jī)械攪拌器的驅(qū)動(dòng)裝置由電機(jī)14、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)15和定位機(jī)構(gòu)構(gòu)成。定位機(jī)構(gòu)位于圓形攪拌桿1上部,由上下二個(gè)軸瓦12進(jìn)行橫向定位,由上下二個(gè)止推軸承13進(jìn)行縱向定位,機(jī)械攪拌器驅(qū)動(dòng)裝置的電機(jī)14、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)15和定位機(jī)構(gòu)分別采用機(jī)械連接方式固定于導(dǎo)向板16上,導(dǎo)向板16可在固定于支架23上的導(dǎo)向槽17內(nèi)進(jìn)行上下移動(dòng)。機(jī)械攪拌器上下移動(dòng)控制裝置由電機(jī)19、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)20、上行程開關(guān)21和下行程開關(guān)22構(gòu)成。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)20由齒條18與齒輪、渦輪與蝸桿傳動(dòng)構(gòu)成,齒條18的下端與機(jī)械攪拌器驅(qū)動(dòng)裝置的導(dǎo)向板16采用機(jī)械連接方式連接,電機(jī)19的轉(zhuǎn)向由上行程開關(guān)21、下行程開關(guān)22控制,也就是,當(dāng)機(jī)械攪拌器的上層雙面雙弧形葉片2向上移動(dòng)到半固態(tài)漿料6上方時(shí),齒條18的上部觸動(dòng)下行程開關(guān)22,電機(jī)19改變轉(zhuǎn)向,使機(jī)械攪拌器向下移動(dòng);當(dāng)機(jī)械攪拌器的下層雙面雙弧形葉片2向下移動(dòng)到陶瓷坩堝3底部時(shí),齒條18的上部觸動(dòng)上行程開關(guān)21,電機(jī)19改變轉(zhuǎn)向,使機(jī)械攪拌器向上移動(dòng),機(jī)械攪拌器上下移動(dòng)控制裝置的電機(jī)19、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)20、上行程開關(guān)21、下行程開關(guān)22采用機(jī)械連接方式固定于支架23上。Ar氣管9固定于上蓋8的孔內(nèi),熱電偶10固定于陶瓷坩堝3的側(cè)壁內(nèi),其端部與半固態(tài)漿料6接觸,堵塞7位于陶瓷坩堝3底部。機(jī)械攪拌器的功率為2kW,機(jī)械攪拌器每隔1 3分鐘改變一次旋轉(zhuǎn)方向,轉(zhuǎn)速為 3 5轉(zhuǎn)/秒,機(jī)械攪拌器的連續(xù)上下移動(dòng)速度控制在5 20mm/s。一種鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料的機(jī)械均勻分散方法,利用機(jī)械攪拌器的雙面雙弧形葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的周向運(yùn)動(dòng)、向內(nèi)運(yùn)動(dòng)和向上運(yùn)動(dòng),來打碎鎂6鋅熔體凝固過程中形成的初生固相,并不斷地將雙面雙弧形葉片周圍的鎂6鋅熔體移到內(nèi)部、將下部的鎂6鋅熔體移到上部,來阻止氧化鎂顆粒的離心運(yùn)動(dòng)與沉淀運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)氧化鎂顆粒的分散,當(dāng)鎂6 鋅熔體的周向運(yùn)動(dòng)狀態(tài)接近雙面雙弧形葉片周向運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而導(dǎo)致氧化鎂顆粒的分散效果變差時(shí),機(jī)械攪拌器改變旋轉(zhuǎn)方向,利用雙面雙弧形葉片另一面的雙弧形來繼續(xù)分散氧化鎂顆粒;并且借助于機(jī)械攪拌器的上下移動(dòng)控制裝置,來驅(qū)動(dòng)機(jī)械攪拌器進(jìn)行連續(xù)上下運(yùn)動(dòng),從而在整個(gè)坩堝范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)氧化鎂顆粒的均勻分散,得到氧化鎂顆粒分布均勻的鎂6 鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料,包括以下步驟步驟1,制備鎂6鋅熔體,溫度控制在730°C ;步驟2,按80%和20%的質(zhì)量百分比將上述鎂6鋅熔體與230目的氧化鎂顆粒倒入陶瓷坩堝3中,坩堝由其壁內(nèi)的加熱管4預(yù)熱到530°C,蓋上上蓋8后,接通Ar氣以防氧化;步驟3,啟動(dòng)機(jī)械攪拌器及其上下移動(dòng)控制裝置,對(duì)鎂6鋅熔體與氧化鎂顆粒進(jìn)行攪拌,同時(shí),關(guān)閉加熱管4的電源并向坩堝壁內(nèi)的冷卻管5內(nèi)接通冷卻水進(jìn)行冷卻,將熔體冷卻至460 545°C均勻分散溫度后,關(guān)閉冷卻水,打開并調(diào)節(jié)加熱管4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(shí)間后,得到組織均勻的鎂 6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料6。實(shí)施方式一,在雙葉片層機(jī)械攪拌器的轉(zhuǎn)速為3轉(zhuǎn)/秒、上下移動(dòng)速度為5mm/s、每隔3分鐘改變一次旋轉(zhuǎn)方向、均勻分散溫度為460°C、雙面雙弧形葉片長度方向上凹弧面弧度為20°下,在上下層雙面雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度分別為31°和81°時(shí),實(shí)現(xiàn)氧化鎂顆粒均勻分布的鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料的均勻分散時(shí)間為8分20秒。實(shí)施方式二,在雙葉片層機(jī)械攪拌器的轉(zhuǎn)速為4轉(zhuǎn)/秒、上下移動(dòng)速度為20mm/s、 每隔1分鐘改變一次旋轉(zhuǎn)方向、均勻分散溫度為460°C、雙面雙弧形葉片長度方向上凹弧面弧度為25°下,在上下層雙面雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度分別為31°和83°時(shí),實(shí)現(xiàn)氧化鎂顆粒均勻分布的鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料的均勻分散時(shí)間為8分10秒。實(shí)施方式三,在雙葉片層機(jī)械攪拌器的轉(zhuǎn)速為5轉(zhuǎn)/秒、上下移動(dòng)速度為15mm/s、 每隔2分鐘改變一次旋轉(zhuǎn)方向、均勻分散溫度為540°C、雙面雙弧形葉片長度方向上凹弧面弧度為30°下,在上下層雙面雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度分別為33°和81°時(shí),實(shí)現(xiàn)氧化鎂顆粒均勻分布的鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料的均勻分散時(shí)間為8分10秒。實(shí)施方式四,在雙葉片層機(jī)械攪拌器的轉(zhuǎn)速為4轉(zhuǎn)/秒、上下移動(dòng)速度為20mm/s、 每隔1分鐘改變一次旋轉(zhuǎn)方向、均勻分散溫度為540°C、雙面雙弧形葉片長度方向上凹弧面弧度為25°下,在上下層雙面雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度分別為33°和83°時(shí),實(shí)現(xiàn)氧化鎂顆粒均勻分布的鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料的均勻分散時(shí)間為8分20秒。實(shí)施方式五,在雙葉片層機(jī)械攪拌器的轉(zhuǎn)速為3轉(zhuǎn)/秒、上下移動(dòng)速度為5mm/s、每隔3分鐘改變一次旋轉(zhuǎn)方向、均勻分散溫度為545°C、雙面雙弧形葉片長度方向上凹弧面弧度為20°下,在上下層雙面雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度分別為32°和82°時(shí),實(shí)現(xiàn)氧化鎂顆粒均勻分布的鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料的均勻分散時(shí)間為8分??梢?,在雙葉片層機(jī)械攪拌器的上下層雙面雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度分別為31 33°和81 83°條件下,對(duì)鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料進(jìn)行機(jī)械均勻分散, 實(shí)現(xiàn)氧化鎂顆粒均勻分布的均勻分散時(shí)間可縮短到8分20秒。附圖4為采用本發(fā)明方法對(duì)鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料進(jìn)行機(jī)械均勻分散后得到的鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料的微觀組織。圖中白色塊狀區(qū)域?yàn)檠趸V顆粒,灰色球形或橢球形區(qū)域?yàn)槌跎滔囝w粒,其它區(qū)域?yàn)楹笊滔?,可見,氧化鎂顆粒分布非常均勻??梢姡景l(fā)明可快速實(shí)現(xiàn)鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料中氧化鎂顆粒的均勻分散。
權(quán)利要求
1. 一種鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料的機(jī)械均勻分散方法,利用機(jī)械攪拌器的雙面雙弧形葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的周向運(yùn)動(dòng)、向內(nèi)運(yùn)動(dòng)和向上運(yùn)動(dòng),來打碎鎂6鋅熔體凝固過程中形成的初生固相,并不斷地將雙面雙弧形葉片周圍的鎂6鋅熔體移到內(nèi)部、將下部的鎂6鋅熔體移到上部,來阻止氧化鎂顆粒的離心運(yùn)動(dòng)與沉淀運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)氧化鎂顆粒的分散,當(dāng)鎂6 鋅熔體的周向運(yùn)動(dòng)狀態(tài)接近雙面雙弧形葉片周向運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而導(dǎo)致氧化鎂顆粒的分散效果變差時(shí),機(jī)械攪拌器改變旋轉(zhuǎn)方向,利用雙面雙弧形葉片另一面的雙弧形來繼續(xù)分散氧化鎂顆粒;并且借助于機(jī)械攪拌器的上下移動(dòng)控制裝置,來驅(qū)動(dòng)機(jī)械攪拌器進(jìn)行連續(xù)上下運(yùn)動(dòng),從而在整個(gè)坩堝范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)氧化鎂顆粒的均勻分散,得到氧化鎂顆粒分布均勻的鎂6 鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料,包括以下步驟步驟1,制備鎂6鋅熔體,溫度控制在730°C ;步驟2,按80%和20%的質(zhì)量百分比將上述鎂6鋅熔體與230目的氧化鎂顆粒倒入陶瓷坩堝中,坩堝由其壁內(nèi)的加熱管預(yù)熱到530。C,蓋上上蓋后,接通Ar氣以防氧化;步驟3,啟動(dòng)機(jī)械攪拌器及其上下移動(dòng)控制裝置,對(duì)鎂6鋅熔體與氧化鎂顆粒進(jìn)行攪拌,同時(shí),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(jìn)行冷卻,將熔體冷卻至 460 545°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(shí)間后,得到組織均勻的鎂6鋅-20 氧化鎂半固態(tài)漿料;其特征在于,機(jī)械攪拌器為雙葉片層機(jī)械攪拌器,其上下層雙面雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度分別為31 33°和81 83°。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料的機(jī)械均勻分散方法,屬于鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料的機(jī)械均勻分散研究領(lǐng)域,本發(fā)明采用機(jī)械制備方法,利用雙葉片層機(jī)械攪拌器,在上下層雙面雙弧形葉片厚度方向上凹弧面弧度分別為31~33°和81~83°條件下,對(duì)鎂6鋅-20氧化鎂半固態(tài)漿料進(jìn)行機(jī)械均勻分散,可快速實(shí)現(xiàn)氧化鎂顆粒的均勻分布,均勻分散時(shí)間可縮短到8分20秒。
文檔編號(hào)C22C23/04GK102181697SQ20111008873
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)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(qǐng)人:北京交通大學(xué)