TiC 복합재 용융 시 기계식 교반 장치는 어떻게 작동합니까? 입자 습윤 및 균질성 향상

기계식 교반 장치는 모터 구동 로드를 사용하여 강화 입자를 용융 매트릭스에 강제로 통합하는 방식으로 작동합니다. 특히 탄화 티타늄(TiC) 강화 복합재의 경우, 장치는 150rpm과 같은 제어된 고속으로 작동하여 예열된 TiC 입자를 용융 구리 합금에 물리적으로 혼합합니다. 이러한 기계적 개입은 재료가 원심 주조되기 전에 입자를 균일하게 분산시키는 데 필수적입니다.

이 장치의 주요 가치는 단순히 혼합하는 것이 아니라 입자 주위의 가스 막을 파괴하고 표면 장력을 극복하기에 충분한 힘을 생성하여 강화상이 매트릭스에 진정으로 습윤되도록 하는 것입니다.

입자 통합의 역학

모터 구동 회전

시스템의 핵심은 용융물에 잠긴 교반 로드에 연결된 고속 모터입니다.

이 로드는 용융 구리 합금을 교반하는 데 필요한 운동 에너지를 제공합니다. 전기 에너지를 액체 내의 기계적 전단력으로 변환합니다.

제어된 속도

참고 자료에서는 150rpm의 특정 작동 속도를 강조합니다.

이 특정 회전 속도를 유지하는 것이 중요합니다. 산화물을 과도하게 포집할 수 있는 과도한 난류를 유발하지 않고 입자를 용융물의 벌크로 끌어들이기에 충분히 강한 와류 또는 흐름 패턴을 생성합니다.

열 준비

교반이 시작되기 전에 TiC 강화 입자는 예열됩니다.

교반 장치가 혼합을 수행하지만, 이 열 단계는 전제 조건입니다. 입자와 용융물 간의 온도 구배를 최소화하여 기계적 교반이 통합을 달성하는 데 도움을 줍니다.

물리적 장벽 극복

가스 막 파괴

복합재를 만드는 데 있어 가장 큰 과제 중 하나는 작은 입자들이 종종 얇은 가스 막으로 둘러싸여 있다는 것입니다.

기계식 교반 장치는 이 가스 막을 물리적으로 파괴하는 역할을 합니다. 로드는 용융물을 입자에 강제로 충돌시켜 이 가스 장벽을 제거하여 액체 금속이 입자 표면에 닿도록 합니다.

표면 장력 극복

용융 금속은 표면 장력이 높아 TiC와 같은 이물질 입자를 습윤하는 것을 자연적으로 방해합니다.

교반 작용은 이 표면 장력을 극복하는 데 필요한 기계적 힘을 제공합니다. 액체 매트릭스가 고체 입자를 습윤하도록 강제하여 단순히 위에 떠 있거나 뭉치는 것을 방지합니다.

절충점 이해

힘 대 안정성의 필요성

이 공정은 통합의 "강제적" 특성에 크게 의존합니다.

교반 속도가 너무 낮으면 장치가 가스 막을 파괴하지 못하여 입자 거부가 발생합니다. 그러나 공정은 민감합니다. 후속 원심 주조 단계를 거치기 전에 용융물의 품질을 손상시키지 않으면서 균일한 분포를 보장하기 위해 교반을 균형 있게 유지해야 합니다.

목표에 맞는 올바른 선택

TiC 입자 강화 복합재의 성공적인 생산을 보장하기 위해 교반 매개변수가 목표와 어떻게 일치하는지 고려하십시오.

• 주요 초점이 입자 습윤인 경우: 가스 막을 제거하고 표면 장력을 극복하기에 충분한 전단력을 생성하기에 충분한 교반 속도(예: 150rpm)를 보장합니다.
• 주요 초점이 재료 균질성인 경우: 주조 전에 강화상의 균일한 분포를 달성하기에 충분한 시간 동안 교반이 유지되었는지 확인합니다.

기계적 교반은 고체 입자와 액체 금속의 혼합물을 응집력 있는 고성능 복합 재료로 변환하는 다리입니다.

요약 표:

특징	TiC 용융에서의 기능	핵심 이점
모터 구동 로드	운동 에너지 및 기계적 전단 제공	에너지를 유체 운동으로 변환
150 RPM 속도	제어된 와류 흐름 생성	산화물 없이 입자 통합
가스 막 파괴	TiC에서 가스 장벽을 물리적으로 제거	직접적인 액체-입자 접촉 가능
표면 장력 제어	매트릭스-입자 저항 극복	습윤 보장 및 뭉침 방지
입자 예열	온도 구배 최소화	원활한 기계적 통합 촉진

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참고문헌

1. N. Radhika, S. Thirumalini. Experimental Studies on Mechanical and Wear Behaviour of TiC Reinforced Cu-Sn-Ni Functionally Graded Composite. DOI: 10.24874/ti.2019.41.04.07

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