[發明專利]一種復合材料噴射成型系統及制備方法

有效

• 申請號: 201710252468.3
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN106891008B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 范語楠;范才河
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: B22F3/115
• 分類號: B22F3/115;B22F5/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種復合材料噴射成型系統及制備方法，本發明所述的復合材料噴射成型系統，儲料罐、螺旋給料機、顆粒輸送裝置、輸送管道和霧化裝置依次連通，固體顆粒物料經螺旋給料機定量輸送至顆粒輸送裝置中，多孔板將顆粒輸送裝置分隔成高壓氣流區和固氣兩相顆粒流區，系統依靠從高壓氣體入口輸入的高壓氣體對系統中的物料進行輸送，該高壓氣體將固體顆粒物料從顆粒輸送裝置經輸送管道輸送至霧化裝置，并對從液體儲存裝置沖流出的液體物料進行霧化，水冷基體進行快速冷卻，最終形成坯料。本發明所述的噴射成型系統結構簡單、巧妙、緊湊，操作性好，制備出的混合顆粒增強鈦基復合材料晶粒均勻細小，強度高，性能優良。

技術領域

本發明涉及冶金技術領域，更具體地，涉及一種復合材料的噴射成形系統以及利用該噴射成形系統制備混合顆粒增強鈦基復合材料的方法。

背景技術

高速重載列車一般是指最高速度達到或超過200km/h的鐵路貨運列車，其制動裝置的性能非常重要，直接關系到高速列車的運行安全。高速列車制動盤材料要具有摩擦因數穩定、密度低、比熱容高、導熱系數高、熱膨脹系數小、硬度高、疲勞性能優良等特點。現有制動盤用材料大致可分為兩大類，一類是傳統的黑色金屬材料，包括鑄鐵、鑄鋼和鍛鋼；另一類是復合材料，包括碳/碳纖維復合材料、鋁基復合材料、陶瓷復合材料等。目前大多數高速列車使用的是鑄鋼或鍛鋼制動盤，而復合材料制動盤還處于研發階段，并沒有大范圍推廣應用。

鑄鐵制動盤的生產技術成熟，易于成型，且價格低廉。鑄鐵制動盤材料經歷了三個發展階段，即普通灰鑄鐵、鎳-鉻-鉬低合金鑄鐵以及蠕墨鑄鐵。與鋼質材料相比，鑄鐵的耐磨性、抗熱龜裂性仍存在一定差距。鑄鋼制動盤的優點在于其利用鑄造成型技術可以制成帶散熱筋的盤體，散熱性能好；其凝固組織為等軸晶，抗熱裂性能和耐磨性能較好。然而，我國高速列車鑄鋼制動盤毛坯基本上依賴進口，其主要原因是鑄造缺陷多，導致使用過程中磨損嚴重，抗熱裂性能顯著降低。鍛鋼制動盤具有良好的散熱性能、抗熱龜裂性和耐磨性。目前，大部分高速列車均采用鍛鋼制動盤，雖然鍛鋼制動盤材料具有優良的力學性能和熱疲勞性能，但由于采用鍛造成形，其結構受到很大限制。

隨著列車速度的不斷提高，制動盤承受的制動能量越來越大，傳統材料(鑄鐵、鑄鋼、鍛鋼)已經難以適應列車高速重載的發展要求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種結構簡單，組裝方便，操作性好，能生產出質量優異的復合材料的噴射成形系統。

本發明要解決的另一技術問題是提供一種工藝簡單、操作方便的混合顆粒增強鈦基復合材料的制備方法。

本發明的上述目的通過以下技術方案予以實現：

提供一種復合材料噴射成型系統，包括依次連通的用于放置固體顆粒物料的儲料罐、螺旋給料機、顆粒輸送裝置和輸送管道，還包括用于放置液體物料的液體儲存裝置、霧化裝置和水冷基體，所述輸送管道與霧化裝置連通；

所述顆粒輸送裝置的下端開有高壓氣體入口，從高壓氣體入口處通有高壓氣體；所述螺旋給料機與顆粒輸送裝置連接處稱為顆粒輸入口，顆粒輸送裝置和輸送管道的連接處位于顆粒輸入口之上；顆粒輸送裝置中、顆粒輸入口與氣體入口之間設置有多孔板，多孔板上開有孔，多孔板的外徑等于顆粒輸送裝置的內徑；

所述液體儲存裝置與霧化裝置相通，霧化裝置下設置有水冷基體；水冷基體對落在水冷基體上的沉積坯進行冷卻。

進一步地，還包括密封裝置，所述液體儲存裝置、霧化裝置和水冷基體設置于密封裝置內，密封裝置上安裝有排風裝置。增加密封裝置后，整個系統為一個封閉的系統，排風裝置可保證外界的空氣無法進入密封裝置內，密封裝置內的氣體從排風裝置排出；進行噴射成型時，避免物料與空氣接觸被氧化和產生氣泡，影響坯料的性能。

進一步地，所述水冷基體與可升降旋轉的支撐軸聯接，可升降旋轉的支撐軸帶動水冷基體升降和旋轉。水冷基體與可升降旋轉的支撐軸聯接并實現升降和旋轉，以制備出大尺寸、不同厚度的環狀制動盤坯料。