專利名稱：一種鐵-3.5氮化硼偽合金液的攪拌方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鐵-3.5氮化硼偽合金液的攪拌方法。
背景技術：
公開號CN1919433，發(fā)明名稱“一種含有輕質固體顆粒偽合金液攪拌方法 及裝置”上，闡述了銅-3.5鍍鎳石墨偽合金液的攪拌方法，S卩，采用常規(guī)旋轉電磁攪拌 與內(nèi)壁布有直葉片石墨坩堝相結合方式對含有3.5wt%鍍鎳石墨顆粒的銅-3.5鍍鎳石墨偽 合金液進行攪拌。在這種直葉片坩堝+電磁攪拌方法中，旋轉電磁攪拌使偽合金液產(chǎn)生 規(guī)則的周向層流運動，而坩堝內(nèi)壁上的直葉片則改變了偽合金液的規(guī)則周向層流運動狀 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25°、γ為 45°條件下，偽合金液中的顆粒就是依靠13分鐘的附加層流運動實現(xiàn)了均勻分布。鐵-3.5氮化硼偽合金液是含有3.5wt%氮化硼顆粒和96.5wt%鐵液的偽合金液， 對于鐵-3.5氮化硼偽合金液的攪拌，由于鐵與氮化硼顆粒的物性尤其是密度之間的差別 比銅與鍍鎳石墨顆粒的差別大，銅液密度為8.2 8.9g/cm3，鍍鎳石墨顆粒密度為4.2 4.4g/cm3，氮化硼密度為2.1 2.3g/cm3，鐵液密度為7.0 7.9g/cm3，因此實現(xiàn)氮化硼 顆粒在鐵-3.5氮化硼偽合金液中的均勻分布更困難，也就是說，用于實現(xiàn)氮化硼顆粒在 鐵-3.5氮化硼偽合金液中的均勻分布的攪拌時間會更長。對于鐵-3.5氮化硼偽合金液，在實現(xiàn)氮化硼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，而且鐵-3.5氮化硼偽合金液受到的污染也越少，其 質量越高，因此可實現(xiàn)氮化硼顆粒均勻分布的鐵-3.5氮化硼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)氮化硼顆粒均勻分布的鐵-3.5氮化硼偽合金液的攪拌方法，進一步 縮短實現(xiàn)氮化硼顆粒均勻分布的攪拌時間。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術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33 35°、寬度方向上向上傾斜Y為69 71° 的條件下，對鐵-3.5氮化硼偽合金液進行攪拌。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硼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，對鐵-3.5氮化硼偽合金液進行攪拌，實現(xiàn)氮化硼顆粒均勻 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10分鐘至少又縮短 了 30%。


圖1為本發(fā)明方法攪拌鐵-3.5氮化硼偽合金液裝置的主視圖。圖中，電磁極對1，陶瓷坩堝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)明方法攪拌鐵-3.5氮化硼偽合金液裝置的A-A局部視圖。圖3為本發(fā)明方法攪拌鐵-3.5氮化硼偽合金液裝置的B-B局部視圖。圖4為采用本發(fā)明方法攪拌的鐵-3.5氮化硼偽合金液的微觀組織。
具體實施例方式結合附圖對本發(fā)明方法攪拌鐵-3.5氮化硼偽合金液裝置的具體說明如下鐵-3.5氮化硼偽合金液的攪拌裝置包括旋轉電磁攪拌裝置、陶瓷坩堝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均布在陶瓷坩堝2周圍，與陶瓷坩堝外壁之間的距離為5mm，電磁極對1外側加外罩7。陶瓷坩堝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陶瓷坩堝2內(nèi)壁上。直葉片3在陶瓷坩堝2不同高度上 呈水平層狀分布，最下層的直葉片3下部與陶瓷坩堝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 陶瓷坩堝2內(nèi)壁上，直葉片3長度d均為陶瓷坩堝2半徑，寬度e均為陶瓷坩堝2半徑的 四分之一。每個直葉片3，在長度方向上，其頭部在指向陶瓷坩堝2水平圓周中心的基 礎上，逆著偽合金液8的流動方向向前傾斜，直葉片3與其根部和陶瓷坩堝2水平圓周中 心連線的夾角β為33 35°，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γ為69 71°，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S為60°均勻分布。Ar氣管5固定于上蓋4的孔內(nèi)，堵塞6位于陶瓷坩堝2底部。一種鐵-3.5氮化硼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)旋轉電磁攪拌與內(nèi)壁布有直葉片陶瓷坩堝相結合方式對含有3.5wt%氮化硼顆粒的 鐵-3.5氮化硼偽合金液進行攪拌，利用旋轉電磁攪拌使鐵-3.5氮化硼偽合金液產(chǎn)生周 向運動，利用陶瓷坩堝內(nèi)壁上的直葉片，不斷地將內(nèi)部的鐵-3.5氮化硼偽合金液移到周 圍、將上部的鐵-3.5氮化硼偽合金液移到下部，從而阻止氮化硼顆粒的上浮和中央偏聚運動，得到氮化硼顆粒均勻分布的鐵-3.5氮化硼偽合金液，包括以下步驟 步驟1，將偽合金液8倒入陶瓷坩堝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陶瓷坩堝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33°、寬度方向上向上傾斜Y 為71°時，實現(xiàn)氮化硼顆粒均勻分布的攪拌時間為6分40秒。實施方式二，在直葉片長度方向上向前傾斜β為35°、寬度方向上向上傾斜Y 為69°時，實現(xiàn)氮化硼顆粒均勻分布的攪拌時間為7分。實施方式三，在直葉片長度方向上向前傾斜β為34°、寬度方向上向上傾斜Y 為70°時，實現(xiàn)氮化硼顆粒均勻分布的攪拌時間為6分30秒。實施方式四，在直葉片長度方向上向前傾斜β為34°、寬度方向上向上傾斜Y 為71°時，實現(xiàn)氮化硼顆粒均勻分布的攪拌時間為6分50秒。實施方式五，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70°時，實現(xiàn)氮化硼顆粒均勻分布的攪拌時間為6分30秒。可見，在直葉片長度方向上向前傾斜β為33 35°、寬度方向上向上傾斜Y 為69 71°條件下，對鐵-3.5氮化硼偽合金液進行攪拌，實現(xiàn)氮化硼顆粒均勻分布的攪 拌時間可縮短到7分鐘。附圖4為采用本發(fā)明方法攪拌的鐵-3.5氮化硼偽合金液的微觀組織。圖中深色 區(qū)域為鐵基體，淺色區(qū)域為氮化硼顆粒，可見，氮化硼顆粒分布非常均勻?？梢姡景l(fā) 明可快速實現(xiàn)鐵-3.5氮化硼偽合金液中氮化硼顆粒的均勻分布。
權利要求
1. 一種鐵-3.5氮化硼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)旋轉電磁攪拌與內(nèi)壁布有直葉片陶瓷坩堝相結合方式對含有3.5wt%氮化硼顆粒的 鐵-3.5氮化硼偽合金液進行攪拌，利用旋轉電磁攪拌使鐵-3.5氮化硼偽合金液產(chǎn)生周 向運動，利用陶瓷坩堝內(nèi)壁上的直葉片，不斷地將內(nèi)部的鐵-3.5氮化硼偽合金液移到周 圍、將上部的鐵-3.5氮化硼偽合金液移到下部，從而阻止氮化硼顆粒的上浮和中央偏聚 運動，得到氮化硼顆粒均勻分布的鐵-3.5氮化硼偽合金液，包括以下步驟 步驟1，將偽合金液倒入陶瓷坩堝； 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陶瓷坩堝內(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33 35°，在寬度方向上向上傾斜 Y 為 69 71°。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鐵-3.5氮化硼偽合金液的攪拌方法，屬于鐵-3.5氮化硼偽合金液攪拌研究領域，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33～35°、寬度方向上向上傾斜γ為69～71°的條件下，對鐵-3.5氮化硼偽合金液進行攪拌，可快速實現(xiàn)氮化硼顆粒的均勻分布，攪拌時間可縮短到7分鐘。
文檔編號F27D27/00GK102012173SQ20101059958
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權日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