一种铝基合金液搅拌方法及装置的制作方法

专利名称:一种铝基合金液搅拌方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种含有不互溶重金属组分的铝基合金液的电磁搅拌方法及装置。
背景技术：
公开号CN86104510A，发明名称“组合式多功能液态金属电磁搅拌器”上，和公开号CN87104014A，发明名称“连续铸钢电磁搅拌装置”上，阐述了金属液体的常规电磁搅拌方法——旋转磁场搅拌、行波磁场搅拌和螺旋磁场搅拌方法。上述搅拌方法针对相应的金属液，可以很好地解决均匀搅拌问题。但是，对于含有质量分数为20％左右不互溶重金属组分的铝基合金液，如铝锡、铝铅等，上述方法很难实现合金液组分的均匀分布。在旋转、行波或螺旋电磁搅拌作用下，合金液中以液滴形式存在的锡、铅等组分或是在重力作用下产生沉淀或是在离心力作用下被甩到合金液周围，极易造成重金属锡、铅等组分的偏析，因此，采用常规电磁搅拌方法很难搅拌出重金属锡、铅等组分分布均匀的铝基合金液。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有电磁搅拌方法存在的“产生不互溶重金属组分偏析”的不足，提供一种能够实现不互溶重金属组分液滴均匀分布在铝基合金液中的搅拌方法及装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是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不互溶重金属组分的铝基合金液进行搅拌，利用旋转电磁搅拌使铝基合金液产生周向运动，利用石墨坩埚内壁上的直叶片，不断地将周围的铝基合金液移到内部、将下部的铝基合金液移到上部，从而阻止重金属液滴的向下沉淀和离心偏聚运动，得到不互溶重金属组分液滴均匀分布的铝基合金液。
含有不互溶重金属组分的铝基合金液的搅拌装置包括旋转电磁搅拌装置、石墨坩埚、上盖、Ar气管、堵塞、底架。
旋转电磁搅拌装置的三对电磁极对均布在石墨坩埚周围，与石墨坩埚外壁之间的距离为5mm，电磁极对外侧加外罩。
Ar气管固定于上盖的孔内，堵塞位于石墨坩埚底部。
石墨坩埚采用机械连接方式固定于底架上，其内壁上分布有直叶片，直叶片采用机械连接方式固定于石墨坩埚内壁上。直叶片在石墨坩埚不同高度上呈水平层状分布，最下层的直叶片下部与石墨坩埚内底面的间隔a为10mm，相邻直叶片层之间的间隔b为20mm。在同一直叶片层内，三个直叶片的根部在周向上间隔α为120°均匀分布在石墨坩埚内壁上，直叶片长度c均为石墨坩埚半径，宽度d均为石墨坩埚半径的四分之一。每个直叶片，在长度方向上，其头部在指向石墨坩埚水平圆周中心的基础上，顺着铝基合金液的流动方向向后倾斜，直叶片与其根部和石墨坩埚水平圆周中心连线的夹角β为20～30°，以便不断地将周围的铝基合金液移到内部；在宽度方向上，迎着铝基合金液周向流动的前刃部相对后刃部向下倾斜γ为35～50°，以便不断地将下部的铝基合金液移到上部。相邻直叶片层内的直叶片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。
铝基合金液的搅拌工艺步骤如下步骤1，将铝基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铝基合金液进行搅拌。
本发明的有益效果是利用本发明，可以通过6～10分钟的搅拌得到重金属锡、铅等组分分布均匀的铝基合金液，解决了现有电磁搅拌方法存在的“产生不互溶重金属组分偏析”的问题。



图1为本发明方法搅拌铝基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，铝基合金液8，底架9。
图2为本发明方法搅拌铝基合金液装置的A-A局部视图。
图3为本发明方法搅拌铝基合金液装置的B-B局部视图。
图4为本发明方法搅拌的铝20锡合金液的微观组织。
具体实施方式
结合附图对本发明方法搅拌铝基合金液装置的具体说明如下含有不互溶重金属组分的铝基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。
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。
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。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c均为石墨坩埚2半径，宽度d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，顺着铝基合金液8的流动方向向后倾斜，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20～30°，以便不断地将周围的铝基合金液8移到内部；在宽度方向上，迎着铝基合金液8周向流动的前刃部相对后刃部向下倾斜γ为35～50°，以便不断地将下部的铝基合金液8移到上部。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。直叶片3的厚度不限。
铝基合金液的具体搅拌工艺步骤如下步骤1，将铝基合金液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内的铝基合金液8进行搅拌。
在直叶片3长度方向上向后倾斜β为20°、宽度方向上向下倾斜γ为50°的条件下，搅拌6分钟后，可得到重金属锡分布均匀的铝20锡合金液8。
在直叶片3长度方向上向后倾斜β为25°、宽度方向上向下倾斜γ为45°的条件下，搅拌7分钟后，可得到重金属锡分布均匀的铝20锡合金液8。
在直叶片3长度方向上向后倾斜β为30°、宽度方向上向下倾斜γ为35°的条件下，搅拌10分钟后，可得到重金属铅分布均匀的铝28铅合金液8。
附图4为本发明方法搅拌的铝20锡合金液的快速凝固微观组织，图中的黑色部分为锡颗粒，由图可见，铝20锡合金液中的锡液滴分布非常均匀，所以，本发明方法可用于搅拌含有不互溶重金属组分的铝基合金液。
权利要求
1.一种铝基合金液搅拌方法，首先将含有不互溶重金属组分的铝基合金液倒入石墨坩埚，盖上上盖、接通Ar气后，启动旋转电磁搅拌装置对石墨坩埚内的含有不互溶重金属组分的铝基合金液进行搅拌，其特征在于，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不互溶重金属组分的铝基合金液进行6～10分钟的搅拌；利用旋转电磁搅拌使铝基合金液产生周向运动，利用石墨坩埚内壁上的直叶片，不断地将周围的铝基合金液移到内部、将下部的铝基合金液移到上部，从而阻止重金属液滴的向下沉淀和离心偏聚运动，得到不互溶重金属组分液滴均匀分布的铝基合金液。
2.一种铝基合金液搅拌装置，该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)；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；其特征在于石墨坩埚(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；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c均为石墨坩埚(2)半径，宽度d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，顺着铝基合金液(8)的流动方向向后倾斜，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20～30°，以便不断地将周围的铝基合金液(8)移到内部；在宽度方向上，迎着铝基合金液(8)周向流动的前刃部相对后刃部向下倾斜γ为35～50°，以便不断地将下部的铝基合金液(8)移到上部；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。
专利摘要
本发明公开了一种铝基合金液搅拌方法及装置，属于含有不互溶重金属组分的铝基合金液的电磁搅拌研究领域，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铝基合金液进行搅拌，利用常规旋转电磁搅拌使铝基合金液产生周向运动，利用石墨坩埚内壁上的直叶片，不断地将周围的铝基合金液移到内部、将下部的铝基合金液移到上部，从而阻止重金属液滴的向下沉淀和离心偏聚运动，得到不互溶重金属组分液滴均匀分布的铝基合金液，解决现有搅拌方法存在的“产生不互溶重金属组分偏析”的技术问题。
文档编号B22D11/11GKCN1908210SQ200610112413
公开日2007年2月7日 申请日期2006年8月16日
发明者张鹏, 杜云慧, 刘汉武 申请人:北京交通大学