一种用于制备镁基复合材料的搅拌装置及容器制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于制备镁基复合材料的搅拌装置及容器，包括搅拌轴和固定在搅拌轴底端的多个镰刀型桨叶；所述镰刀型桨叶的长度方向沿搅拌装置的轴向设置。本发明专利技术涉及了多个镰刀型桨叶组合的分体式桨叶，同时具有镰刀型桨叶的长度方向沿搅拌装置的轴向设置这一特定结构的柔性搅拌装置。本发明专利技术提供的搅拌装置具有搅拌效果好，搅拌过程中可充分接触整个熔体，避免熔体底部形成环状“死区”而降低搅拌效果；搅拌桨易于清理，带出的熔体较少，且采用分体式设计，可充分清理每个桨叶上附着的镁熔体。本发明专利技术提供的用于制备镁基复合材料的搅拌装置，制作工艺简单，可大批量生产，适于工业化推广，有望大规模应用于镁基复合材料制备领域。

A Stirring Device and Container for Making Magnesium Matrix Composites

The invention provides a stirring device and a container for preparing magnesium matrix composites, including a stirring shaft and a plurality of sickle-shaped blades fixed at the bottom of the stirring shaft; the length direction of the sickle-shaped blades is arranged along the axial direction of the stirring device. The invention relates to a flexible agitating device with a specific structure, in which a plurality of sickle-shaped blades are combined into separate blades, and the length direction of the sickle-shaped blades is arranged along the axial direction of the agitating device. The stirring device provided by the invention has good stirring effect, can fully contact the whole melt in the stirring process, avoid forming a ring \dead zone\ at the bottom of the melt and reduce the stirring effect; the stirring impeller is easy to clean up, with fewer melts brought out, and can fully clean up the magnesium melt adhering to each impeller blade by adopting split design. The stirring device provided by the invention for preparing magnesium matrix composites has simple manufacturing process, can be produced in large quantities, is suitable for industrial popularization, and is expected to be widely used in the field of preparing magnesium matrix composites.

【技术实现步骤摘要】
一种用于制备镁基复合材料的搅拌装置及容器
本专利技术涉及镁基复合材料制备
，涉及一种用于制备镁基复合材料搅拌装置及容器，尤其涉及一种搅拌铸造法制备镁基复合材料的搅拌装置及容器。
技术介绍
搅拌作为工业最常用的混合方式，是通过搅拌器发生某种循环，使得溶液中的气体、液体甚至悬浮的颗粒混合均匀，而为了达到这一目的，需要通过强制对流、均匀混合的器件来实现，即搅拌装置，而搅拌装置的结构与被搅拌物料的物态、体积、密度、粘度、混合要求或反应机理等等有着密切的关系。镁合金是目前可实际应用的最轻的金属结构材料，在结构材料减重方面意义重大。但是，镁合金又存在着显著的性能短板，如弹性模量较低、力学性能较低等，限制了其在某些领域内的应用。向镁合金中加入增强体，制备成镁基复合材料，可显著提高镁合金的弹性模量和力学性能，是一种强化效果很好的手段。目前，制备金属基复合材料的方法主要是以下几种：(1)液态金属浸渗法；(2)搅拌铸造法；(3)流变铸造法；(4)粉末冶金法；(5)喷射法；(6)片层冶金法等。其中，搅拌铸造法是将基体加入到高温炉中融化，在常态、保护气体或真空环境下将颗粒直接加入熔体中，通过搅拌桨的搅拌作用使添加在基体熔液中的增强体材料均匀的分散在金属熔体中并与处于熔融状态的基体合金复合，然后浇注成铸件或锭坯等。搅拌铸造法不仅工艺简单、生产效率高、成本低，而且由于可有效控制增强体的体积分数，增强体分布均匀，增强体与基体的界面结合力好，复合材料尺寸受模具限制小，制备的金属基复合材料可进行后续的热变形加工等一系列优点，吸引了研究者的目光，目前正逐渐成为人们制备金属基复合材料的研究热点和主流方法。然而，搅拌铸造法也存在着几方面的限制因素，其中主要的一个方面就是增强体与金属熔体直接的润湿性一般比较差，不能很轻易的进入到处于熔融状态的基体合金中。因而，尽可能的提高均匀搅拌的效果，是保证搅拌铸造效果的基础条件之一，但是要想获得增强体分布均匀的金属基复合材料，搅拌桨的设计是极其重要的。然而目前行业内较普遍应用的搅拌桨主要是叶片式的刚性搅拌桨，搅拌效果不是特别理想。因此，如何设计一种更为适宜的搅拌装置，用于镁基复合材料的制备，解决现有叶片式刚性搅拌桨存在的缺陷，已成为业内诸多研究人员广为关注的焦点之一。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种用于制备镁基复合材料搅拌装置及容器，特别是一种搅拌铸造法制备镁基复合材料的搅拌装置。本专利技术提供的搅拌装置，能够充分接触整个熔体，大大提升了均匀搅拌的效果，而且易于清理，更换成本低，制作工艺简单，可大批量生产，有望大规模应用于镁基复合材料制备领域。本专利技术提供了一种用于制备镁基复合材料的搅拌装置，包括搅拌轴和固定在搅拌轴底端的多个镰刀型桨叶；所述镰刀型桨叶的长度方向沿搅拌装置的轴向设置。优选的，所述桨叶尖端的宽度为所述桨叶根部的宽度30％～70％；所述桨叶根部的宽度与所述桨叶的厚度的比值为(3～5)：1。优选的，所述多个的个数为2～8个；所述镰刀型桨叶的一端为桨叶尖端，另一端为桨叶根部，所述桨叶根部与所述搅拌轴底端相连接。优选的，以所述桨叶根部为起点，所述镰刀型桨叶的初始段为弧形，后续段为直线形；所述初始段长度占所述镰刀型桨叶总长度的30％～50％；所述弧在所述桨叶根部与搅拌轴底端连接处的曲率为0.8～2；所述后续段的长度方向与所述搅拌轴的长度方向的夹角为0°～45°。优选的，所述镰刀型桨叶的总长度为15～40cm；所述镰刀型桨叶具有J型曲线的形貌；所述多个镰刀型桨叶之间，除桨叶根部以外，其余位置相互不连接；所述镰刀型桨叶的初始段的上边缘和/或下边缘呈锯齿状；所述镰刀型桨叶的后续段的上边缘和/或下边缘呈锯齿状。优选的，所述初始段的上边缘的锯齿高度与初始段的宽度的比值为(0.01～0.5)：1；所述初始段的下边缘的锯齿高度与初始段的宽度的比值为(0.01～0.5)：1；所述后续段的上边缘的锯齿高度与后续段的宽度的比值为(0.01～0.5)：1；所述后续段的下边缘的锯齿高度与后续段的宽度的比值为(0.01～0.5)：1。优选的，所述多个镰刀型桨叶中，每个镰刀型桨叶均对应有独立搅拌轴，多个独立搅拌轴组合后形成所述搅拌装置的搅拌轴。优选的，所述搅拌装置的搅拌轴的横截面包括圆形、椭圆形、三角形、正方形、长方形、菱形和梯形中的一种或多种；所述搅拌装置的搅拌轴的长度与所述镰刀型桨叶的长度的比值为(0.8～2)：1。本专利技术还提供了一种容器，包括上述技术方案任意一项所述的搅拌装置；所述容器包括釜、罐、桶、箱或锅。优选的，所述搅拌装置的搅拌速度为300～1000r/min；所述镰刀型桨叶的轴向高度为容器内熔体高度的50％～90％。本专利技术提供了一种用于制备镁基复合材料的搅拌装置，包括搅拌轴和固定在搅拌轴底端的多个镰刀型桨叶；所述镰刀型桨叶的长度方向沿搅拌装置的轴向设置。与现有技术相比，本专利技术针对现有的搅拌铸造法制备镁基复合材料，较普遍应用的搅拌桨主要是叶片式的刚性搅拌桨，存在搅拌效果不是特别理想的问题。本专利技术研究发现，这种刚性搅拌桨在流场中易形成混沌混合区与混合隔离区，且混沌混合区与混合隔离区之间存在着较为稳定的流场结构界面，流场结构之间没有充分混合，导致搅拌反应器内的流体混合效率较低。本专利技术基于此，特别采用了柔性桨，利用其在流体中可产生明显不同于刚性桨的涡流结构，可破坏流场中混合隔离区内外的结构界面，强化流体混沌混合行为，提高流体混合效果，更创造性的设计了多个镰刀型桨叶组合的分体式桨叶，同时具有镰刀型桨叶的长度方向沿搅拌装置的轴向设置这一特定结构的柔性搅拌装置。本专利技术提供的搅拌装置，在搅拌铸造法制备镁基复合材料时，具有搅拌效果好，搅拌过程中，搅拌桨可充分接触整个熔体，避免熔体底部形成环状“死区”而降低搅拌效果；搅拌桨易于清理，相比于原搅拌桨，本专利技术搅拌桨在搅拌结束后退出熔体表面时，带出的熔体较少，且采用分体式设计，可充分清理每个桨叶上附着的镁熔体；而且生产成本较低，原搅拌桨，如发生破损则整个搅拌桨报废，本专利技术提供搅拌桨采用分体式设计，如出现破损，可单独更换破损桨片，相比之下，具有更好的经济性。本专利技术提供的用于制备镁基复合材料的搅拌装置，设计思路新颖，制作工艺简单，可大批量生产，适于工业化推广，有望大规模应用于镁基复合材料制备领域。实验结果表明，利用本专利技术所述搅拌桨制备镁基复合材料，具有更高的搅拌效率，更有效的使熔体中的增强体分散，减少增强体团聚，同时减少搅拌时间，降低了复合材料中的空隙率和氧化夹渣；另外由于减少了搅拌“死区”的范围，防止了铸造过程中“死区”内团聚增强体的混入，可显著提高增强体在熔体内的均匀性。附图说明图1为本专利技术实施例提供的用于制备镁基复合材料的搅拌装置的结构示意简图。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术所用材料和反应原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。本专利技术所用材料，对其规格没有特别限制，采用本领域的常规规格即可，本专利技术优选为符合金属制造行业的相关要求或镁基合金行业的相关要求。本专利技术提供了一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备镁基复合材料的搅拌装置，其特征在于，包括搅拌轴和固定在搅拌轴底端的多个镰刀型桨叶；所述镰刀型桨叶的长度方向沿搅拌装置的轴向设置。

【技术特征摘要】
1.一种用于制备镁基复合材料的搅拌装置，其特征在于，包括搅拌轴和固定在搅拌轴底端的多个镰刀型桨叶；所述镰刀型桨叶的长度方向沿搅拌装置的轴向设置。2.根据权利要求1所述的搅拌装置，其特征在于，所述桨叶尖端的宽度为所述桨叶根部的宽度30％～70％；所述桨叶根部的宽度与所述桨叶的厚度的比值为(3～5)：1。3.根据权利要求1所述的搅拌装置，其特征在于，所述多个的个数为2～8个；所述镰刀型桨叶的一端为桨叶尖端，另一端为桨叶根部，所述桨叶根部与所述搅拌轴底端相连接。4.根据权利要求3所述的搅拌装置，其特征在于，以所述桨叶根部为起点，所述镰刀型桨叶的初始段为弧形，后续段为直线形；所述初始段长度占所述镰刀型桨叶总长度的30％～50％；所述弧在所述桨叶根部与搅拌轴底端连接处的曲率为0.8～2；所述后续段的长度方向与所述搅拌轴的长度方向的夹角为0°～45°。5.根据权利要求3所述的搅拌装置，其特征在于，所述镰刀型桨叶的总长度为15～40cm；所述镰刀型桨叶具有J型曲线的形貌；所述多个镰刀型桨叶之间，除桨叶根部以外，其余位置相互不连接；所述镰刀型桨叶的初始段的上边缘和/或下边缘呈锯齿状；所述镰刀型桨叶的后续段的上...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟健，邱鑫，孙伟，杨强，田政，牛晓东，张德平，张栋栋，王楠，管凯，李柏顺，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22