[發(fā)明專利]高質(zhì)、高效制備SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料的裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710465492.5
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107385263B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮志軍;李澤華;阮明
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽鑄造研究所
• 主分類號: B01F7/20
• 分類號: B01F7/20;B01F7/16;C22C1/10;C22C21/00;C22C32/00
• 代理公司: 沈陽晨創(chuàng)科技專利代理有限責(zé)任公司 21001
• 代理人: 崔曉蕾

1.一種高質(zhì)、高效制備SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料的裝置，其特征在于：所述裝置包括攪拌裝置、坩堝(5)、電阻爐(6)、進料裝置(7)以及氬氣輸送管(9)；

其中，攪拌裝置包括無級調(diào)速電動機(1)、連接底座(2)、升降塊(3)、坩堝蓋(4)、多孔均流器(8)、轉(zhuǎn)接平流器(10)及攪拌槳(11)；

所述攪拌槳(11)為集下壓及上翻式的多層攪拌槳，攪拌槳(11)與無極調(diào)速電動機(1)相連，無極調(diào)速電動機(1)固定在連接底座(2)上；連接底座(2)、多孔均流器(8)分別與坩堝蓋(4)相連，升降塊(3)穿過多孔均流器(8)與坩堝蓋(4)相連，轉(zhuǎn)接平流器(10)均為中空結(jié)構(gòu)，多孔均流器(8)整體結(jié)構(gòu)為一個中空的長方體，橫截面為一個倒有圓角的正方形，且轉(zhuǎn)接平流器(10)和攪拌槳(11)均位于多孔均流器(8)內(nèi)；轉(zhuǎn)接平流器(10)內(nèi)部為漏斗式結(jié)構(gòu)，攪拌槳(11)的桿部貫穿轉(zhuǎn)接平流器(10)，轉(zhuǎn)接平流器(10)固定在升降塊(3)上，并利用升降塊(3)進行升降；

進料裝置(7)和氬氣輸送管(9)的一端均與多孔均流器(8)相連通，另一端穿過坩堝蓋(4)暴露在空氣中；

坩堝(5)位于電阻爐(6)內(nèi)，坩堝蓋(4)緊扣在坩堝(5)和電阻爐(6)之間的間隙內(nèi)。

2.按照權(quán)利要求1所述高質(zhì)、高效制備SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料的裝置，其特征在于：所述多孔均流器(8)、轉(zhuǎn)接平流器(10)及攪拌槳(11)的材質(zhì)均為石墨材質(zhì)。

3.按照權(quán)利要求1所述高質(zhì)、高效制備SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料的裝置，其特征在于：所述多孔均流器(8)的輪廓尺寸是坩堝(5)內(nèi)徑的0.4～0.5，其上部和下部均開設(shè)有通孔，且底部與坩堝(5)底部的距離是整個合金熔體液面高度的1/3～1/4，端面與坩堝(5)上表面平齊。

4.按照權(quán)利要求1所述高質(zhì)、高效制備SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料的裝置，其特征在于：所述轉(zhuǎn)接平流器(10)的外輪廓尺寸是多孔均流器(8)內(nèi)徑的0.8～0.9；轉(zhuǎn)接平流器(10)中間設(shè)有通孔，該通孔的直徑是攪拌槳(11)的桿部直徑的1.5～2倍；其底部與合金熔體液面平齊，高度是多孔均流器(8)高度的1/3。

5.按照權(quán)利要求1所述高質(zhì)、高效制備SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料的裝置，其特征在于：所述攪拌槳(11)帶有三層葉片，其上數(shù)第一層及第三層葉片是下壓式的，而中間層葉片是上翻式的，所有葉片旋轉(zhuǎn)半徑是多孔均流器(8)內(nèi)徑的0.45～0.65；攪拌槳(11)的第一層葉片在多孔均流器(8)頂部通孔及第二層通孔之間，即攪拌槳(11)第一層葉片對應(yīng)的多孔均流器(8)部位不能開設(shè)通孔。

6.按照權(quán)利要求1所述高質(zhì)、高效制備SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料的裝置，其特征在于：所述進料裝置(7)下方連接波紋管，上端進料口直徑為坩堝(5)內(nèi)徑的1/6～1/4，波紋管內(nèi)徑為坩堝(5)內(nèi)徑1/20～1/40。

7.一種采用權(quán)利要求1所述裝置制備SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料的方法，其特征在于，具體步驟如下：

(1)、合金熔體溫度的確定：在熔煉時，將鋁或鋁合金熔體的溫度控制在合金液相線以上50～80℃范圍內(nèi)；然后對合金熔體進行精煉、細化變質(zhì)，并進行扒渣處理，最后將坩堝(5)中的鋁合金熔體溫度控制在合金液相線以下5-25℃范圍內(nèi)，并進行密閉保溫；

(2)、SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料的制備：將附帶有多孔均流器(8)和中間轉(zhuǎn)接平流器(10)的攪拌槳(11)伸入到鋁或鋁合金固液混合體中并啟動無級調(diào)速電機(1)進行攪拌，向氬氣輸送管(9)通入氬氣保護半固態(tài)漿料，經(jīng)過1-5min短時攪拌后，攪拌速度在200-600RPM，獲得具有一定黏度及固相率的半固態(tài)漿料；之后從進料裝置(7)加入經(jīng)過酸洗及高溫氧化之后且體積分?jǐn)?shù)在2vol-30vol.％的微米尺度SiC顆粒，攪拌后獲得分布均勻的SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料；之后將處于固液相之間的SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料升溫至700～715℃，在升溫的過程中同時進行適當(dāng)?shù)臄嚢瑁罱K澆注獲得SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料。