专利名称：一种铁-3.5氮化硼伪合金液的搅拌方法
技术领域：
本发明涉及一种铁-3.5氮化硼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，阐述了铜-3.5镀镍石墨伪合金液的搅拌方法，S卩，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3.5wt%镀镍石墨颗粒的铜-3.5镀镍石墨伪 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Y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25°、γ为 45°条件下，伪合金液中的颗粒就是依靠13分钟的附加层流运动实现了均勻分布。铁-3.5氮化硼伪合金液是含有3.5wt%氮化硼颗粒和96.5wt%铁液的伪合金液， 对于铁-3.5氮化硼伪合金液的搅拌，由于铁与氮化硼颗粒的物性尤其是密度之间的差别 比铜与镀镍石墨颗粒的差别大，铜液密度为8.2 8.9g/cm3，镀镍石墨颗粒密度为4.2 4.4g/cm3，氮化硼密度为2.1 2.3g/cm3，铁液密度为7.0 7.9g/cm3，因此实现氮化硼 颗粒在铁-3.5氮化硼伪合金液中的均勻分布更困难，也就是说，用于实现氮化硼颗粒在 铁-3.5氮化硼伪合金液中的均勻分布的搅拌时间会更长。对于铁-3.5氮化硼伪合金液，在实现氮化硼颗粒均勻分布的前提下，用于搅拌 的时间越短，能耗越小，成本越低，而且铁-3.5氮化硼伪合金液受到的污染也越少，其 质量越高，因此可实现氮化硼颗粒均勻分布的铁-3.5氮化硼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氮化硼颗粒均勻分布的铁-3.5氮化硼伪合金液的搅拌方法，进一步 缩短实现氮化硼颗粒均勻分布的搅拌时间。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33 35°、宽度方向上向上倾斜Y为69 71° 的条件下，对铁-3.5氮化硼伪合金液进行搅拌。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Y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Y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Y优化组合后产生 的附加紊流运动进一步促进了氮化硼颗粒在伪合金液中的均勻分布，从而达到了缩短搅 拌时间的目的。利用本发明，对铁-3.5氮化硼伪合金液进行搅拌，实现氮化硼颗粒均勻 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10分钟至少又缩短 了 30%。
图1为本发明方法搅拌铁-3.5氮化硼伪合金液装置的主视图。图中，电磁极对1，陶瓷坩埚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为本发明方法搅拌铁-3.5氮化硼伪合金液装置的A-A局部视图。图3为本发明方法搅拌铁-3.5氮化硼伪合金液装置的B-B局部视图。图4为采用本发明方法搅拌的铁-3.5氮化硼伪合金液的微观组织。
具体实施例方式结合附图对本发明方法搅拌铁-3.5氮化硼伪合金液装置的具体说明如下铁-3.5氮化硼伪合金液的搅拌装置包括旋转电磁搅拌装置、陶瓷坩埚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均布在陶瓷坩埚2周围，与陶瓷坩埚外壁之间的距离为5mm，电磁极对1外侧加外罩7。陶瓷坩埚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陶瓷坩埚2内壁上。直叶片3在陶瓷坩埚2不同高度上 呈水平层状分布，最下层的直叶片3下部与陶瓷坩埚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°均勻分布在 陶瓷坩埚2内壁上，直叶片3长度d均为陶瓷坩埚2半径，宽度e均为陶瓷坩埚2半径的 四分之一。每个直叶片3，在长度方向上，其头部在指向陶瓷坩埚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与其根部和陶瓷坩埚2水平圆周中 心连线的夹角β为33 35°，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69 71°，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S为60°均勻分布。Ar气管5固定于上盖4的孔内，堵塞6位于陶瓷坩埚2底部。一种铁-3.5氮化硼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陶瓷坩埚相结合方式对含有3.5wt%氮化硼颗粒的 铁-3.5氮化硼伪合金液进行搅拌，利用旋转电磁搅拌使铁-3.5氮化硼伪合金液产生周 向运动，利用陶瓷坩埚内壁上的直叶片，不断地将内部的铁-3.5氮化硼伪合金液移到周 围、将上部的铁-3.5氮化硼伪合金液移到下部，从而阻止氮化硼颗粒的上浮和中央偏聚运动，得到氮化硼颗粒均勻分布的铁-3.5氮化硼伪合金液，包括以下步骤 步骤1，将伪合金液8倒入陶瓷坩埚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陶瓷坩埚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Y 为71°时，实现氮化硼颗粒均勻分布的搅拌时间为6分40秒。实施方式二，在直叶片长度方向上向前倾斜β为35°、宽度方向上向上倾斜Y 为69°时，实现氮化硼颗粒均勻分布的搅拌时间为7分。实施方式三，在直叶片长度方向上向前倾斜β为34°、宽度方向上向上倾斜Y 为70°时，实现氮化硼颗粒均勻分布的搅拌时间为6分30秒。实施方式四，在直叶片长度方向上向前倾斜β为34°、宽度方向上向上倾斜Y 为71°时，实现氮化硼颗粒均勻分布的搅拌时间为6分50秒。实施方式五，在直叶片长度方向上向前倾斜β为33°、宽度方向上向上倾斜Y 为70°时，实现氮化硼颗粒均勻分布的搅拌时间为6分30秒。可见，在直叶片长度方向上向前倾斜β为33 35°、宽度方向上向上倾斜Y 为69 71°条件下，对铁-3.5氮化硼伪合金液进行搅拌，实现氮化硼颗粒均勻分布的搅 拌时间可缩短到7分钟。附图4为采用本发明方法搅拌的铁-3.5氮化硼伪合金液的微观组织。图中深色 区域为铁基体，浅色区域为氮化硼颗粒，可见，氮化硼颗粒分布非常均勻。可见，本发 明可快速实现铁-3.5氮化硼伪合金液中氮化硼颗粒的均勻分布。
权利要求
1. 一种铁-3.5氮化硼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陶瓷坩埚相结合方式对含有3.5wt%氮化硼颗粒的 铁-3.5氮化硼伪合金液进行搅拌，利用旋转电磁搅拌使铁-3.5氮化硼伪合金液产生周 向运动，利用陶瓷坩埚内壁上的直叶片，不断地将内部的铁-3.5氮化硼伪合金液移到周 围、将上部的铁-3.5氮化硼伪合金液移到下部，从而阻止氮化硼颗粒的上浮和中央偏聚 运动，得到氮化硼颗粒均勻分布的铁-3.5氮化硼伪合金液，包括以下步骤 步骤1，将伪合金液倒入陶瓷坩埚； 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陶瓷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33 35°，在宽度方向上向上倾斜 Y 为 69 71°。
全文摘要
本发明公开了一种铁-3.5氮化硼伪合金液的搅拌方法，属于铁-3.5氮化硼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33～35°、宽度方向上向上倾斜γ为69～71°的条件下，对铁-3.5氮化硼伪合金液进行搅拌，可快速实现氮化硼颗粒的均匀分布，搅拌时间可缩短到7分钟。
文档编号F27D27/00GK102012173SQ20101059958
公开日2011年4月13日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者刘汉武, 张鹏, 杜云慧 申请人:北京交通大学