专利名称：一种铝1.8硅-15氧化铝半固态浆料中氧化铝颗粒均匀分散方法
技术领域：
本发明涉及一种铝1. 8硅-15氧化铝半固态浆料中氧化铝颗粒的均勻分散方法。
背景技术：
公开号CN1740369A，发明名称“一种铝20锡半固态浆料制备方法”上，阐述了铝 20锡半固态浆料的电磁+机械制备方法，即，利用电磁搅拌装置进行搅拌，打碎铝20锡合金液凝固过程中形成的初生枝晶，借助机械搅拌器及其上下移动控制装置，不断地将坩埚内周围的铝20锡合金熔体移到内部、将下部的铝20锡合金熔体移到上部，从而逐步将锡液滴分散到铝20锡半固态浆料中。在这种电磁+机械制备方法中，机械搅拌器为单叶片层机械搅拌器，采用单层叶片，在叶片与半固态浆料的有效接触范围内，借助叶片对锡液滴施加分散作用力，不断地将锡液滴分散到半固态浆料中，在专利CN1740369A中公开的机械搅拌器单层双弧形叶片长度方向上凹弧面的弧度为30 90°、厚度方向上凹弧面的弧度为45 90°条件下，单叶片层机械搅拌器及其上下移动控制装置运行即均勻分散15 20min后， 可得到锡液滴分布均勻的铝20锡半固态浆料。铝1.8硅是含硅量为1.8Wt%的铝合金，铝1.8硅-15氧化铝半固态浆料是含有 15wt%氧化铝颗粒和85wt%初生固相颗粒与液相的半固态浆料，采用CN1740369A专利方法、在公开的机械搅拌器单层双弧形叶片长度方向上凹弧面的弧度为30 90°、厚度方向上凹弧面的弧度为45 90°的条件下，需要均勻分散14 16分钟后，才能得到氧化铝颗粒分布均勻的铝1. 8硅-15氧化铝半固态浆料。对于铝1. 8硅-15氧化铝半固态浆料的制备，在实现氧化铝颗粒均勻分布的前提下，电磁搅拌装置和机械搅拌器及其上下移动控制装置的运行时间即均勻分散时间越短， 能耗越小，成本越低，而且铝1. 8硅-15氧化铝半固态浆料受到的污染也越少，其质量越高， 因此可实现氧化铝颗粒均勻分布的铝1. 8硅-15氧化铝半固态浆料的均勻分散时间越短越好。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有电磁+机械制备方法“均勻分散时间长” 的不足，提供一种能够快速实现铝1. 8硅-15氧化铝半固态浆料中氧化铝颗粒均勻分散的方法，进一步缩短实现氧化铝颗粒均勻分布的均勻分散时间。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是采用电磁+机械制备方法，利用双叶片层机械搅拌器，在上下层双弧形叶片厚度方向上凹弧面弧度分别为61 63°和43 45°的条件下，对铝1. 8硅-15氧化铝半固态浆料进行均勻分散。本发明的有益效果是对于熔体中的重颗粒，要想尽快完成其在熔体中的分散，必须加强分散强度。在半固态浆料电磁+机械制备方法中，如果在单层叶片对半固态浆料中的重颗粒实施分散后，紧接着再利用另一层叶片实施第二次分散，那么，半固态浆料中重颗
3粒的分散效果将会明显好转，实现重颗粒均勻分布的均勻分散时间将进一步缩短，本发明就是利用上下层双弧形叶片厚度方向上凹弧面弧度优化组合后的双层叶片的连续二次分散，进一步促进了重颗粒在半固态浆料中的均勻分布，从而达到了缩短均勻分散时间的目的。利用本发明，对铝1. 8硅-15氧化铝半固态浆料进行均勻分散，实现氧化铝颗粒均勻分布的均勻分散时间可缩短到8分10秒，比采用CN1740369A专利方法的最短均勻分散时间 14分钟至少缩短了 41%。
图1为本发明方法对铝1. 8硅-15氧化铝半固态浆料中氧化铝颗粒进行均勻分散装置的主视图。图中，机械搅拌器的导向杆2，机械搅拌器的双弧形叶片3，石墨坩埚4，加热管5， 冷却管6，堵塞7，铝1.8硅-15氧化铝半固态浆料8，外罩9，上盖10，Ar气管11，热电偶12， 导向套13，电机14，传动机构15，上行程开关16，下行程开关17，支架18。图2为本发明方法对铝1. 8硅-15氧化铝半固态浆料中氧化铝颗粒进行均勻分散装置的A-A视图。图中，电磁搅拌装置的电磁极对1。图3为采用本发明方法对铝1. 8硅-15氧化铝半固态浆料中氧化铝颗粒进行均勻分散后得到的铝1. 8硅-15氧化铝半固态浆料的微观组织。
具体实施例方式结合附图对本发明方法均勻分散铝1. 8硅-15氧化铝半固态浆料中氧化铝颗粒装置的具体说明如下均勻分散铝1. 8硅-15氧化铝半固态浆料中氧化铝颗粒装置包括电磁搅拌装置、 机械搅拌器及其上下移动控制装置、石墨坩埚4、上盖10、堵塞7、外罩9、Ar气管11及热电偶12。电磁搅拌装置的功率为10kW，其三对电磁极对1均布在石墨坩埚4周围，与坩埚外壁之间的距离a为5mm，坩埚壁内间隔均布加热管5和冷却管6，分别与外部电源与冷却液供给系统连接，电磁极对1外侧加外罩9 ；机械搅拌器为双叶片层机械搅拌器，由方形导向杆2和间隔b为20mm的上下二个叶片层构成，材质为耐热陶瓷，在二个叶片层中各有四个除了叶片厚度方向上凹弧面弧度不同以外其它形状与对应分布状态完全相同的双弧形叶片3，下层的四个双弧形叶片3， 位于导向杆2下部，根部与导向杆2的四个表面垂直且与之同宽，叶片在长度方向上，凹弧面为圆弧形，迎着熔体的周向运动方向布置，弧度为30 90° ；叶片在厚度方向上，凹弧面朝上，为圆弧形，弧度为43 45°，迎着熔体周向运动方向布置，凹弧面下部与导向杆2的下端面位于同一水平面内，其切线与水平线平行，叶片外端部与坩埚内壁之间的距离c为 5mm ；上层的双弧形叶片厚度方向上凹弧面弧度为61 63° ；机械搅拌器上下移动控制装置由电机14、传动机构15、上行程开关16和下行程开关17构成。传动机构15位于机械搅拌器导向杆2上部与电机14之间，由齿条与齿轮、涡轮与蜗杆传动构成，电机14的转向由上行程开关16和下行程开关17控制，也就是，当机械搅
4拌器的上层叶片向上移动到半固态浆料8上方时，导向杆2触动上行程开关16，电机14改变转向，使机械搅拌器向下移动；当机械搅拌器的下层叶片向下移动到石墨坩埚4底部时， 导向杆2触动下行程开关17，电机14改变转向，使机械搅拌器向上移动；机械搅拌器的上下移动速度控制在5 20mm/s，导向杆2依靠导向套13定位，Ar 气管11与热电偶12通过上盖10上的孔和机械搅拌器叶片之间的孔隙插入坩埚，堵塞7位于坩埚底部，电机14、传动机构15、上行程开关16、下行程开关17、导向套13采用机械连接方式固定于支架18上。一种铝1. 8硅-15氧化铝半固态浆料中氧化铝颗粒均勻分散方法，利用电磁搅拌装置和机械搅拌器及其上下移动控制装置，不断地将坩埚内的氧化铝颗粒分散到铝1. 8硅熔体中，得到氧化铝颗粒均勻分布的铝1. 8硅-15氧化铝半固态浆料，包括以下步骤步骤1，制备铝1. 8硅合金液，温度控制在750°C ；步骤2，将铝1. 8硅合金液与230目的氧化铝颗粒倒入石墨坩埚4中，坩埚由其壁内的加热管5预热到610°C，盖上上盖10后，接通Ar气以防氧化；步骤3，启动电磁搅拌装置和机械搅拌器及其上下移动控制装置，对熔体进行搅拌，同时，关闭加热管5的电源并向坩埚壁内的冷却管6内接通冷却水进行冷却，将熔体冷却至605 625°C均勻分散温度后，关闭冷却水，打开并调节加热管5的电源，使熔体温度稳定在该均勻分散温度；在该均勻分散温度下，均勻分散一定时间后，得到组织均勻的铝1.8 硅-15氧化铝半固态浆料8。实施方式一，在双叶片层机械搅拌器的上下移动速度为15mm/s、均勻分散温度为 605°C、双弧形叶片长度方向上凹弧面弧度为40°下，在上下层双弧形叶片厚度方向上凹弧面弧度分别为61°和43°时，实现氧化铝颗粒均勻分布的铝1.8硅-15氧化铝半固态浆料的均勻分散时间为8分10秒。实施方式二，在双叶片层机械搅拌器的上下移动速度为5mm/s、均勻分散温度为 605°C、双弧形叶片长度方向上凹弧面弧度为30°下，在上下层双弧形叶片厚度方向上凹弧面弧度分别为61°和45°时，实现氧化铝颗粒均勻分布的铝1.8硅-15氧化铝半固态浆料的均勻分散时间为8分。实施方式三，在双叶片层机械搅拌器的上下移动速度为20mm/s、均勻分散温度为 625°C、双弧形叶片长度方向上凹弧面弧度为90°下，在上下层双弧形叶片厚度方向上凹弧面弧度分别为63°和43°时，实现氧化铝颗粒均勻分布的铝1.8硅-15氧化铝半固态浆料的均勻分散时间为8分10秒。实施方式四，在双叶片层机械搅拌器的上下移动速度为lOmm/s、均勻分散温度为 625°C、双弧形叶片长度方向上凹弧面弧度为90°下，在上下层双弧形叶片厚度方向上凹弧面弧度分别为63°和45°时，实现氧化铝颗粒均勻分布的铝1.8硅-15氧化铝半固态浆料的均勻分散时间为8分。实施方式五，在双叶片层机械搅拌器的上下移动速度为15mm/s、均勻分散温度为 618°C、双弧形叶片长度方向上凹弧面弧度为40°下，在上下层双弧形叶片厚度方向上凹弧面弧度分别为62°和44°时，实现氧化铝颗粒均勻分布的铝1.8硅-15氧化铝半固态浆料的均勻分散时间为8分。可见，在双叶片层机械搅拌器的上下层双弧形叶片厚度方向上凹弧面弧度为61 63°和43 45°条件下，对铝1. 8硅-15氧化铝半固态浆料进行均勻分散，实现氧化铝颗粒均勻分布的均勻分散时间可缩短到8分10秒。 附图3为采用本发明方法对铝1. 8硅-15氧化铝半固态浆料中氧化铝颗粒进行均勻分散后得到的铝1. 8硅-15氧化铝半固态浆料的微观组织。图中白色块状区域为氧化铝颗粒，灰色球形或椭球形区域为初生固相颗粒，其它区域为后生固相，可见，氧化铝颗粒分布非常均勻。可见，本发明可快速实现铝1.8硅-15氧化铝半固态浆料中氧化铝颗粒的均勻分散。
权利要求
1. 一种铝1. 8硅-15氧化铝半固态浆料中氧化铝颗粒均勻分散方法，利用电磁搅拌装置和机械搅拌器及其上下移动控制装置，不断地将坩埚内的氧化铝颗粒分散到铝1. 8硅熔体中，得到氧化铝颗粒均勻分布的铝1. 8硅-15氧化铝半固态浆料，包括以下步骤 步骤1，制备铝1. 8硅合金液，温度控制在750°C ；步骤2，将铝1. 8硅合金液与230目的氧化铝颗粒倒入石墨坩埚中，坩埚由其壁内的加热管预热到610°C，盖上上盖后，接通Ar气以防氧化；步骤3，启动电磁搅拌装置和机械搅拌器及其上下移动控制装置，对熔体进行搅拌， 同时，关闭加热管的电源并向坩埚壁内的冷却管内接通冷却水进行冷却，将熔体冷却至 605 625°C均勻分散温度后，关闭冷却水，打开并调节加热管的电源，使熔体温度稳定在该均勻分散温度；在该均勻分散温度下，均勻分散一定时间后，得到组织均勻的铝1.8 硅-15氧化铝半固态浆料；其特征在于，机械搅拌器为双叶片层机械搅拌器，其上下层双弧形叶片厚度方向上凹弧面的弧度分别为61 63°和43 45°。
全文摘要
本发明公开了一种铝1.8硅-15氧化铝半固态浆料中氧化铝颗粒均匀分散方法，属于铝1.8硅-15氧化铝半固态浆料中氧化铝颗粒均匀分散研究领域，本发明采用电磁+机械制备方法，利用双叶片层机械搅拌器，在上下层双弧形叶片厚度方向上凹弧面弧度分别为61～63°和43～45°的条件下，对铝1.8硅-15氧化铝半固态浆料中的氧化铝颗粒进行均匀分散，可快速实现氧化铝颗粒的均匀分布，均匀分散时间可缩短到8分10秒。
文档编号C22C21/02GK102181711SQ20111008877
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月10日 优先权日2011年4月10日
发明者刘汉武, 张鹏, 杜云慧 申请人:北京交通大学