[發(fā)明專利]一種旋轉(zhuǎn)浸滲法制備顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611070200.X
• 申請(qǐng)日: 2016-11-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106756191B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊必成;聶俊輝;馬自力;樊建中
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號(hào): C22C1/10
• 分類號(hào): C22C1/10
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

本發(fā)明公開(kāi)了一種旋轉(zhuǎn)浸滲法制備顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的裝置及方法，屬于金屬基復(fù)合材料制備與加工技術(shù)領(lǐng)域。該裝置由電機(jī)、連軸器、托架、坩堝、坩堝蓋、夾具組成，其中夾具由上夾頭、鎖緊裝置、下夾頭組成。將預(yù)制件固定在夾具上，并浸入到熔體內(nèi)部，預(yù)制件在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下在熔體內(nèi)旋轉(zhuǎn)，直到完成浸滲過(guò)程。該方法所需浸滲的溫度和浸滲時(shí)間明顯低于普通浸滲工藝，而且整個(gè)浸滲不需要真空或惰性氣體保護(hù)，簡(jiǎn)化了對(duì)設(shè)備的技術(shù)要求，有利于高效率低成本制備顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬基復(fù)合材料制備與加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種采用旋轉(zhuǎn)浸滲法制備顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的裝置及其方法。

背景技術(shù)

隨著航空航天、交通運(yùn)輸、機(jī)械電子等行業(yè)對(duì)材料綜合性能的要求越來(lái)越高，金屬基復(fù)合材料的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。在現(xiàn)有的多種金屬基復(fù)合材料制備技術(shù)中，無(wú)壓浸滲是近年來(lái)逐漸發(fā)展起來(lái)的制備出高體積分?jǐn)?shù)金屬基復(fù)合材料的新技術(shù)，該技術(shù)的制造成本低于粉末冶金、壓力浸滲等技術(shù)，制備出的復(fù)合材料性能能夠滿足相關(guān)行業(yè)的技術(shù)要求

但是，在常用的無(wú)壓浸滲工藝中，由于鋁合金熔體極易氧化，熔體表面氧化膜的存在使熔體與預(yù)制件界面的浸潤(rùn)性很差，因此現(xiàn)有的無(wú)壓浸滲工藝只能通過(guò)提高液態(tài)金屬溫度，利用高溫破壞氧化膜完整性，達(dá)到改善界面浸潤(rùn)性的目的，而且整個(gè)浸滲過(guò)程需要在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行，浸滲過(guò)程需要持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間。長(zhǎng)時(shí)間高溫保溫不僅使生產(chǎn)效率較低，而且在浸滲期間，高溫鋁合金熔體與增強(qiáng)顆粒接觸會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的界面反應(yīng)，生成的反應(yīng)產(chǎn)物存在于材料內(nèi)部，導(dǎo)致復(fù)合材料性能下降。因此需要改進(jìn)浸滲工藝，降低浸滲過(guò)程所需的溫度和時(shí)間，提高復(fù)合材料的性能和生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有無(wú)壓浸滲技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種旋轉(zhuǎn)浸滲法制備顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的裝置及其方法，其特征在于，該裝置由電機(jī)、連軸器、托架、坩堝、坩堝蓋、夾具組成，坩堝蓋位于坩堝上，托架放置在坩堝蓋上面，電機(jī)安裝在托架上，通過(guò)連軸器與夾具相連，所述夾具由上夾頭、鎖緊裝置、下夾頭組成。

鋁合金熔體置于坩堝內(nèi)。

預(yù)制件以軸對(duì)稱方式夾持在夾具上夾頭和下夾頭之間，通過(guò)鎖緊裝置固定。

一種旋轉(zhuǎn)浸滲法制備顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的方法，其步驟如下：

(1)制備出復(fù)合材料預(yù)制件

(2)將鋁合金放置于坩堝內(nèi)，利用加熱裝置將坩堝內(nèi)鋁合金熔化至液態(tài)并在設(shè)定溫度下保溫；

(3)將預(yù)制件放置在下夾頭上，再利用夾具上夾頭和鎖緊裝置將預(yù)制件固定在夾具內(nèi)，夾具通過(guò)連軸器與電機(jī)連接，然后將電機(jī)通過(guò)支架固定在坩堝蓋上；

(4)將坩堝蓋放置在坩堝上，使預(yù)制件浸入到熔體內(nèi)部；

(5)啟動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)預(yù)制件在熔體內(nèi)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)一定時(shí)間后停止轉(zhuǎn)動(dòng)，將預(yù)制件從熔體中取出進(jìn)行清理，完成浸滲過(guò)程。

步驟(2)中所述鋁合金為Al-Si-Mg合金，還包括Cu、Ti、Zn、Ca、Li中的一種或多種。

步驟(2)中所述保溫溫度為700-900℃。

步驟(3)中所述夾具中預(yù)制件的數(shù)量為一片或多片。

步驟(5)中所述預(yù)制件旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為300-600轉(zhuǎn)/分，旋轉(zhuǎn)時(shí)間為30-90分鐘。

步驟(5)中的浸滲過(guò)程不需要惰性氣體保護(hù)。