[發明專利]移動坩堝自動化控制的增強顆粒噴射共沉積裝置

無效

• 申請號: 01114421.1
• 申請日: 2001-04-19
• 公開（公告）號: CN1323670A
• 公開（公告）日: 2001-11-28
• 發明（設計）人: 陳振華;嚴紅革;陳剛;張福全;胡仲勛
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B22F3/115
• 分類號: B22F3/115;C23C4/10
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所
• 代理人: 趙洪

本發明屬于制備顆粒增強金屬基復合材料的裝置。

噴射共沉積是一種新型的制備顆粒增強金屬基復合材料的工藝，它具有增強顆粒分布均勻，基體組織為快速凝固特征，且產量高等優點。其基本原理是：金屬熔體霧化噴射流中引入增強并共同沉積形成坯件。工藝的關鍵在于：為了使增強顆粒均勻分布，必須定量的將其送入至噴射流，并被沉積層所捕獲。由于增強顆粒為粉末態，存在一定的粒度分布，普通的氣力輸送裝置難以實現定量控制，使得增強顆粒在基體分布不均勻，嚴重影響沉積坯的組織和性能。

本發明的目的在于提供一種噴射共沉積裝置，利用該裝置可以制備大型的噴射沉積顆粒增強復合材料，增強顆粒數量可以在較大范圍內嚴格控制且分布均勻。

本發明由粉末定量輸送機構和噴射沉積機構組成，所述粉末定量輸送機構包括盛裝增強顆粒的料斗、帶控制器的螺旋桿送料器、負壓室、帶輸、送氣體入口和輸送管道的負壓發生器、料斗的出口與螺旋桿送料器的入口相接，螺旋桿送料器的出口與負壓室相接，負壓室與負壓發生器相接，所述噴射沉積機構包括帶增強顆粒入口和霧化氣體入口的復合噴槍，多層噴射沉積裝置，前述輸送管道與增強顆粒入口相接。

下面結合附圖說明本發明詳敘如下：

圖1為本發明粉末定量輸送機構的結構示意圖

圖2為本發明噴射沉積機構的結構示意圖

本發明的移動坩堝自動化控制的增強顆粒噴射共沉積裝置可分為兩部分，其一為粉末定量輸送機構，用來輸送增強顆粒8，如圖1所示，它包括料斗1，螺旋桿送料器2，螺旋桿器的控制器3，負壓室7，負壓發生器(類霧化器結構)6，4為輸送氣體入口以及輸送管道5。其二為噴射沉積機構，如圖2所示，它包括復合噴槍10，增強顆粒入口9，接圖1的輸送管道5，11為霧化氣體入口，12為多層噴射沉積裝置。

具有一定氣壓的輸送氣體由入口4通過負壓發生器6在負壓室7中產生一負壓，將由螺旋桿送料器2所輸入的增強顆粒全部吸入，同時增強顆粒在高速輸送氣體流的挾帶下，通過輸送管道5懸浮輸送至入口9，進入霧化液流，共同沉積在坯件上，通過多層噴射沉積裝置12制得復合材料噴射沉積管、錠坯。增強顆粒的輸送量可以通過控制器3精確定量控制，事先測定不同種類、不同粒度顆粒送出量與螺桿轉速關系曲線，便可根據該曲線設計不同增強顆粒含量的復合材料的制備。該裝置可輸送各種增強相，如SiC、Al₂O₃等，甚至過噴粉末都能用該裝置順利送出。增強顆粒可以連續補充至料斗，也可采用兩個料斗及螺旋桿交替使用，以實現數百公斤增強相的連續輸送。

利用上述設備可制備大型的顆粒增強噴射沉積復合材料，工藝參數主要有：增強顆粒的品種和粒度、螺旋桿的轉速、輸送氣體的氣壓和氣流量、輸送導管的形狀和長度以及噴射沉積參數。

本發明的移動坩堝自動化控制的增強顆粒噴射共沉積裝置具有以下特點：1)可以精確地輸送增強顆粒，基體中增強顆粒分布均勻，大幅度提高了復合材料的性能。2)采用了復合式噴槍，增強顆粒全部進入霧化錐，被沉積層所捕獲，提高了增強顆粒的利用率。3)增強顆粒可連續輸送，輸送量可在較大范圍內精確調節，可以控制沉積坯內增強相的百分含量，適合于工業化生產。4)增強顆粒的輸送不受品種的限制，可采用多個螺旋桿送料器實現多種增強顆粒的同時輸送，從而制備多重強化相的噴射沉積復合材料，并且各送料器單位時間的輸增強顆粒的量送量可由螺旋桿的轉速調節，以調節各強化相的比例。5)設備簡單，操作方便。

采用本發明的裝置制備出了規格為φ_外700/φ_內360×1200mm，重900Kg的6066Al/SiCp復合材料噴射沉積管坯，沉積坯內SiCp的含量為15wt％，分散均勻。工藝參數為：熔體過熱溫度100～150℃，噴射高度為100～300mm，霧化氣體為氮氣，氣壓為0.5～1.5MPa，噴嘴直徑為2～4mm，增強顆粒SiC輸送氣體為氮氣，壓力為0.2～1MPa，粉末流率為金屬流率的10～30％，螺旋桿轉動頻率為200～600轉/分。

采用本發明的裝置制備出了規格為φ500×1000mm的7075Al/SiCp復合材料噴射沉積管坯，沉積坯內SiCp的含量為12wt％，分散均勻。工藝參數為：熔體過熱溫度150～200℃，噴射高度為150～300mm，霧化氣體為氮氣，氣壓為0.8～1.2MPa，噴嘴直徑為3～5mm，增強顆粒SiC輸送氣體為氮氣，壓力為0.2～8MPa，粉末流率為金屬流率的10～25％，螺旋桿轉動頻率為100～400轉/分。