[發明專利]高熔點金屬基梯度復合材料的制備裝置及方法

有效

• 申請號: 201711293929.8
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN107962169B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 孟靜
• 申請（專利權）人: 山東森宇精工科技有限公司
• 主分類號: B22D27/02
• 分類號: B22D27/02;B22D27/04;B22D23/06
• 代理公司: 廣州天河萬研知識產權代理事務所(普通合伙) 44418
• 代理人: 劉強;陳軒

本發明公開了一種高熔點金屬基梯度復合材料的制備裝置及方法，涉及新材料制作方法技術領域。所述方法包括將待制備的梯度復合材料原材料按梯度組織的元素分布通過金屬基體和陶瓷等通過粉末冶金或者熔鑄等方法制成不同成分的電極塊。將不同成分的電極塊放入電極塊夾持管內，然后與金屬基體相同的電極芯及電極外部夾持一起通過熱處理燒結在一起。開啟電極輔助加熱系統，啟動后在電弧高溫下復合自耗電極熔化滴入坩堝內，同時坩堝通過感應加熱。隨著坩堝的下降不同成分的熔體逐漸凝固成為梯度復合材料。通過自耗電弧熔煉、電磁感應熔煉和定向凝固結合來制備原位金屬基梯度復合材料，可有效的提高制備的梯度梯度復合材料的穩定性和均勻性。

技術領域

本發明涉及金屬材料的制備方法技術領域，尤其涉及一種高熔點金屬基梯度復合材料的制備裝置及方法。

背景技術

梯度復合材料是將兩種或者兩種以上的元素按著組分和結構梯度變化的一種復合材料，來實現材料功能的梯度變化，從而實現不同的功能，梯度復合材料廣泛應用于機械、冶金、礦山開采、航天、通信、醫療等領域。常用的梯度復合材料的制備方法有：粉末冶金法；等離子噴涂法；氣相沉積法；激光熔覆法；自蔓延高溫合成法。通常制備復合材料，尤其是含有陶瓷相時，很容易出現增強體與基體潤濕困難和界面反應嚴重以及基體相容性差等問題，導致局部特性下降。而對于高溫合金，由于金屬穩定性高，要制備梯度復合材料就更困難了。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是如何提供一種通過原位合成來制備梯度穩定均勻的復合材料的裝置。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種高熔點金屬基梯度復合材料的制備裝置，其特征在于：包括爐體，所述爐體下部的外側設置有坩堝旋轉與升降驅動裝置，所述爐體的下部設有一端位于所述爐體外，另一端位于所述爐體內的坩堝桿，所述坩堝桿位于爐體外的一端與所述坩堝旋轉與升降驅動裝置的動力輸出端連接，所述坩堝桿位于爐體內的一端與坩堝固定連接，所述坩堝的外周設置設有石墨加熱器，所述石墨加熱器的外周設置有感應線圈，所述爐體上部的外側設置有復合電極升降系統和電極輔助加熱系統升降裝置，復合電極的一端位于所述爐體的上端的外側，該端與所述復合電極升降系統的動力輸出端連接，所述復合電極的另一端位于所述爐體內且該端位于所述坩堝的正上方，所述復合電極的外側設置有電極輔助加熱系統，所述移動桿的一端與所述電極輔助加熱系統固定連接，所述移動桿的另一端延伸至所述爐體外，該端與所述電極輔助加熱系統升降裝置的動力輸出端連接。

進一步的技術方案在于：所述爐體包括上爐體和下爐體，所述上爐體與下爐體之間固定連接。

進一步的技術方案在于：所述坩堝桿上設置有重量傳感器，用于測量所述坩堝以及坩堝內材料的整體重量。

進一步的技術方案在于：所述石墨加熱器以及感應線圈的上側設置有上保溫蓋，所述石墨加熱器以及感應線圈的下側設置有隔熱板。

進一步的技術方案在于：所述復合電極豎直設置，包括電極桿、電極芯、不同梯度成分的電極塊以及電極塊夾持筒，所述電極桿的一端位于所述爐體外，該端與所述復合電極升降系統的動力輸出端連接，所述電極桿的另一端位于所述爐體內，電極芯的上端固定在所述電極桿的下端的中心，所述電極塊夾持筒的套設在所述電極芯的外側，且所述電極塊夾持筒的上端與所述電極桿的下端固定連接，電極塊按照不同的梯度順序從上到下設置于所述電極芯與所述電極塊夾持筒之間的空間內，且電極芯、電極塊以及電極芯夾持筒通過燒結固定在一起。

進一步的技術方案在于：所述電極輔助加熱系統包括套設于所述復合電極外側的保溫套，所述保溫套與所述移動桿的下端固定連接，所述保溫套上靠近所述復合電極的內筒上設置有若干個加熱電阻放置槽，加熱電阻固定在所述加熱電阻放置槽內，所述加熱電阻得電后產生熱量對所述復合電極進行輔助加熱。

相應的，本發明還公開了一種高熔點金屬基梯度復合材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟：