一种铁35氮化硼伪合金液的搅拌方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010599585.5

申请日:

2010.12.22

公开号:

CN102012173A

公开日:

2011.04.13

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):B01F 13/08申请公布日:20110413|||实质审查的生效IPC(主分类):F27D 27/00申请日:20101222|||公开

IPC分类号:

F27D27/00(2010.01)I; B01F13/08

主分类号:

F27D27/00

申请人:

北京交通大学

发明人:

张鹏; 杜云慧; 刘汉武

地址:

100044 北京市海淀区西直门外上园村3号

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

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。

权利要求书

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,得到氮化硼颗粒均匀分布的铁 -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 γ 为 69 ~ 71°。

说明书


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,即,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 γ 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匀分布。
     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匀分布更困难,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匀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匀分布的前提下,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匀分布的铁 -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匀分布的铁 -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匀分布的搅拌时间。
     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 γ 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 γ 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 γ 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 γ 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匀分布,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,实现氮化硼颗粒均匀 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%。 附图说明
     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°均匀分布在 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 δ 为 60°均匀分布。
     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,得到氮化硼颗粒均匀分布的铁 -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 γ 为 71°时,实现氮化硼颗粒均匀分布的搅拌时间为 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 γ 为 69°时,实现氮化硼颗粒均匀分布的搅拌时间为 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 γ 为 70°时,实现氮化硼颗粒均匀分布的搅拌时间为 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 γ 为 71°时,实现氮化硼颗粒均匀分布的搅拌时间为 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 γ 为 70°时,实现氮化硼颗粒均匀分布的搅拌时间为 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 γ 为 69 ~ 71°条件下,对铁 -3.5 氮化硼伪合金液进行搅拌,实现氮化硼颗粒均匀分布的搅 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匀。 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匀分布。

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1、10申请公布号CN102012173A43申请公布日20110413CN102012173ACN102012173A21申请号201010599585522申请日20101222F27D27/00201001B01F13/0820060171申请人北京交通大学地址100044北京市海淀区西直门外上园村3号72发明人张鹏杜云慧刘汉武54发明名称一种铁35氮化硼伪合金液的搅拌方法57摘要本发明公开了一种铁35氮化硼伪合金液的搅拌方法,属于铁35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为3335、宽度方向上向上倾斜为6971的条件下,对铁35氮化硼伪。

2、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。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页CN102012178A1/1页21一种铁35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35WT氮化硼颗粒的铁35氮化硼伪合金液进行搅拌,利用旋转电磁搅拌使铁35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35氮化硼伪合金液移到周围、将上部的铁35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,得到氮化硼颗粒均匀分布。

3、的铁35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为3335,在宽度方向上向上倾斜为6971。权利要求书CN102012173ACN102012178A1/3页3一种铁35氮化硼伪合金液的搅拌方法技术领域0001本发明涉及一种铁35氮化硼伪合金液的搅拌方法。背景技术0002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35镀镍石墨伪合金液的搅拌方法,即,采用常规旋转电磁搅拌与内壁布有直叶片石墨坩埚。

4、相结合方式对含有35WT镀镍石墨颗粒的铜35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中公开的为25、为45条件下,伪合金。

5、液中的颗粒就是依靠13分钟的附加层流运动实现了均匀分布。0003铁35氮化硼伪合金液是含有35WT氮化硼颗粒和965WT铁液的伪合金液,对于铁35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8289G/CM3,镀镍石墨颗粒密度为4244G/CM3,氮化硼密度为2123G/CM3,铁液密度为7079G/CM3,因此实现氮化硼颗粒在铁35氮化硼伪合金液中的均匀分布更困难,也就是说,用于实现氮化硼颗粒在铁35氮化硼伪合金液中的均匀分布的搅拌时间会更长。0004对于铁35氮化硼伪合金液,在实现氮化硼颗粒均匀分布的前提下,用于搅拌的时间越短,能。

6、耗越小,成本越低,而且铁35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匀分布的铁35氮化硼伪合金液的搅拌时间越短越好。发明内容0005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匀分布的铁35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匀分布的搅拌时间。0006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为3335、宽度方向上向上倾斜为6971的条件下,对铁35氮化硼伪合金液进行搅拌。0007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。

7、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,当增大到一定值时,除了说明书CN102012173ACN102012178A2/3页4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,本发明就是利用与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匀分布,从而达到了缩短搅拌时间的目的。利用本发明,对铁35氮化硼伪合金液进行搅拌,实现氮化硼颗粒均匀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。。

8、附图说明0008图1为本发明方法搅拌铁35氮化硼伪合金液装置的主视图。0009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。0010图2为本发明方法搅拌铁35氮化硼伪合金液装置的AA局部视图。0011图3为本发明方法搅拌铁35氮化硼伪合金液装置的BB局部视图。0012图4为采用本发明方法搅拌的铁35氮化硼伪合金液的微观组织。具体实施方式0013结合附图对本发明方法搅拌铁35氮化硼伪合金液装置的具体说明如下0014铁35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。0015旋转电磁搅拌装置的三对电磁。

9、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。0016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为120均匀分布在陶瓷坩埚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。

10、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为3335,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为6971,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为60均匀分布。0017AR气管5固定于上盖4的孔内,堵塞6位于陶瓷坩埚2底部。0018一种铁35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35WT氮化硼颗粒的铁35氮化硼伪合金液进行搅。

11、拌,利用旋转电磁搅拌使铁35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35氮化硼伪合金液移到周围、将上部的铁35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说明书CN102012173ACN102012178A3/3页5运动,得到氮化硼颗粒均匀分布的铁35氮化硼伪合金液,包括以下步骤0019步骤1,将伪合金液8倒入陶瓷坩埚2;0020步骤2,盖上上盖4,接通AR气以防氧化;0021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。0022实施方式一,在直叶片长度方向上向前倾斜为33、宽度方向上向上倾斜为71时,实现氮化硼颗粒均匀分布的搅。

12、拌时间为6分40秒。0023实施方式二,在直叶片长度方向上向前倾斜为35、宽度方向上向上倾斜为69时,实现氮化硼颗粒均匀分布的搅拌时间为7分。0024实施方式三,在直叶片长度方向上向前倾斜为34、宽度方向上向上倾斜为70时,实现氮化硼颗粒均匀分布的搅拌时间为6分30秒。0025实施方式四,在直叶片长度方向上向前倾斜为34、宽度方向上向上倾斜为71时,实现氮化硼颗粒均匀分布的搅拌时间为6分50秒。0026实施方式五,在直叶片长度方向上向前倾斜为33、宽度方向上向上倾斜为70时,实现氮化硼颗粒均匀分布的搅拌时间为6分30秒。0027可见,在直叶片长度方向上向前倾斜为3335、宽度方向上向上倾斜为6971条件下,对铁35氮化硼伪合金液进行搅拌,实现氮化硼颗粒均匀分布的搅拌时间可缩短到7分钟。0028附图4为采用本发明方法搅拌的铁35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匀。可见,本发明可快速实现铁35氮化硼伪合金液中氮化硼颗粒的均匀分布。说明书CN102012173ACN102012178A1/2页6图1图2说明书附图CN102012173ACN102012178A2/2页7图3图4说明书附图CN102012173A。

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