[實(shí)用新型]一種半固態(tài)攪拌制備復(fù)合材料的制備裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420538776.4
• 申請(qǐng)日: 2014-09-19
• 公開（公告）號(hào): CN204097549U
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白月龍;徐駿;湯孟歐;李獻(xiàn)清;李大普;李詩(shī);劉振;劉旭華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南文昌科技有限公司
• 主分類號(hào): C22C1/02
• 分類號(hào): C22C1/02;C22C1/10;C22C21/00;C22C32/00
• 代理公司: 湖南省婁底市興婁專利事務(wù)所 43106
• 代理人: 朱成實(shí)

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于金屬材料加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種半固態(tài)攪拌制備復(fù)合材料的制備裝置。

背景技術(shù)

復(fù)合材料由于具有高比強(qiáng)、高比剛、高耐磨、低熱膨脹及優(yōu)良的減震性能尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)異的綜合性能，是航空航天、汽車制造等領(lǐng)域關(guān)鍵零部件輕量化、高性能化的理想材料，具有巨大的應(yīng)用潛力廣闊和廣闊的市場(chǎng)前景。

目前，復(fù)合材料的制備方法主要有固態(tài)制備技術(shù)、液態(tài)制備技術(shù)以及半固體制備技術(shù)。

固態(tài)制備技術(shù)主要包括粉末冶金法、熱壓和熱等靜壓技術(shù)，以及熱軋/熱擠壓技術(shù)。固態(tài)制備技術(shù)制備的鋁基復(fù)合材料綜合性能良好，可以實(shí)現(xiàn)體積質(zhì)量差大的金屬與粒子的復(fù)合，可制備高體分顆粒增強(qiáng)的復(fù)合材料，但是該方法工藝復(fù)雜，流程長(zhǎng)，制備成本較高。

液態(tài)制備技術(shù)主要包括液態(tài)金屬攪拌制備技術(shù)、噴射沉積技術(shù)以及擠壓鑄造技術(shù)等。噴射沉積法制備的復(fù)合材料中增強(qiáng)相體積分?jǐn)?shù)可任意調(diào)節(jié)，增強(qiáng)體粒度也不用限制，可獲得晶粒細(xì)小的復(fù)合材料，但是該方法制備的復(fù)合材料制品尺寸受限，制備成本也較高。液態(tài)金屬機(jī)械攪拌法是通過攪拌器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使增強(qiáng)材料均勻分布在金屬熔體中，然后澆注成型。此法所用設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，但增強(qiáng)顆粒不易與基體材料混合均勻，且材料的吸氣較嚴(yán)重。擠壓鑄造技術(shù)是將增強(qiáng)材料制成預(yù)制件，放入型腔中，然后利用壓力機(jī)將液態(tài)金屬壓入其中，凝固后得到所需的復(fù)合材料，擠壓鑄造技術(shù)所需設(shè)備低廉、工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)周期短，但是由于擠壓鑄造壓力很大，因此需要所制的預(yù)制件承受很高的強(qiáng)度，且需保證預(yù)制件的空隙度。

半固態(tài)攪拌技術(shù)就是把基體金屬加入到液相線和固相線之間的適當(dāng)溫度進(jìn)行攪拌。利用半固態(tài)合金熔體的觸變性，在粘度不大的固液二相熔體中，一邊攪拌一邊加入增強(qiáng)相，利用半固態(tài)合金熔體的包裹和夾帶作用，使增強(qiáng)相顆粒得到均勻的分散。然后升高到適當(dāng)溫度進(jìn)行澆注，就可得到增強(qiáng)相分布均勻的復(fù)合材料。此方法工藝簡(jiǎn)單、操作方便。被認(rèn)為是一種很有發(fā)展前途的復(fù)合材料制備方法。但是，該方法也必須解決增強(qiáng)體顆粒與鋁熔體的潤(rùn)濕性和增強(qiáng)體顆粒在鋁熔體中的均勻分散等技術(shù)問題，且攪拌裝置污染合金熔體等難題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)半固態(tài)攪拌技術(shù)存在的上述關(guān)鍵技術(shù)問題。本方案提出了一種半固態(tài)攪拌制備復(fù)合材料的裝置及方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所提供的技術(shù)方案為：一種半固態(tài)攪拌制備復(fù)合材料的制備裝置，它包括有溫控器、保溫系統(tǒng)、加熱器、制備室、送粉器、電磁攪拌器、擋板、制備室蓋、氣瓶、儲(chǔ)存罐、氣瓶閥門、管道、噴嘴，其中，制備室套裝在保溫系統(tǒng)內(nèi)，制備室與保溫系統(tǒng)之間預(yù)留一定距離形成加熱腔，加熱腔內(nèi)設(shè)有加熱器，制備室與保溫系統(tǒng)頂部設(shè)有制備室蓋，制備室蓋一側(cè)設(shè)有延伸至制備室內(nèi)的擋板，另一側(cè)設(shè)有延伸至制備室內(nèi)的溫控器；保溫系統(tǒng)外周面上設(shè)有電磁攪拌器，制備室內(nèi)腔底部設(shè)有送粉器，所述的送粉器內(nèi)部為中空，外壁為螺旋形狀，其外壁螺旋壁上設(shè)有噴嘴，噴嘴隨外壁形狀呈螺旋形分布，并與送粉器內(nèi)部相通，送粉器底部穿過保溫系統(tǒng)與管道一端連接，管道另一端分別與氣瓶、儲(chǔ)存罐相連接，氣瓶、儲(chǔ)存罐出口處分別設(shè)有氣瓶閥門和儲(chǔ)存罐閥門。

所述的送粉器外壁形狀也呈螺旋形分布，螺距20mm，螺紋深20mm，在螺紋底部、螺紋側(cè)壁、螺紋頂部分別呈圓周排列設(shè)置六個(gè)噴嘴，噴嘴之間均勻分布，且螺紋底部、螺紋側(cè)壁、螺紋頂部的噴嘴交錯(cuò)設(shè)置。

所述的電磁攪拌器為螺旋式結(jié)構(gòu)，纏繞在保溫系統(tǒng)外周面上。

所述的氣瓶盛放的氣體為氬氣、氦氣、氖氣、氪氣、氙氣惰性氣體。

所述的存儲(chǔ)罐內(nèi)為粉狀SiC粉末，粒度為10-25微米。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）采用電磁力作為攪拌外力，可有效避免機(jī)械攪拌導(dǎo)致的攪拌桿材料污染合金熔體的不利影響，制備的復(fù)合材料純凈，質(zhì)量高。

（2）送粉器的設(shè)計(jì)可顯著促進(jìn)增強(qiáng)體材料在合金熔體中的均勻分布，避免增強(qiáng)體材料在液面上漂浮、粘附制備室內(nèi)壁、分布不均勻等現(xiàn)象。

（3）環(huán)形制備室的設(shè)計(jì)可大大改善合金熔體的攪拌效果，強(qiáng)化紊流流動(dòng)，促進(jìn)增強(qiáng)體的分散和均勻分布。

（4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資成本低。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2、圖3為本實(shí)用新型的送粉器結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式