[發明專利]金屬基復合材料增強用顆粒表面改性處理裝置及方法

在審

• 申請號: 201711468688.6
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108018454A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 白月龍;張志峰;陳春生
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

本發明屬于金屬基復合材料制備技術領域，特別涉及金屬基復合材料增強用顆粒表面改性處理裝置及方法。該裝置為與旋轉輥(3)同一中心軸線的筒體(1)，旋轉輥(3)貫穿并支承筒體(1)；筒體(1)固定，旋轉輥(3)中空部分的外壁安裝有螺旋旋轉條(8)，中空內嵌套安裝加熱棒(5)，旋轉條(8)經旋轉輥導輪(10)帶動旋轉；粉體自送料口(2)進入后，在筒體(1)內壁與旋轉輥中空部分外壁(11)之間的環隙內被旋轉條(8)驅動，進而均勻受熱。通過本發明提供的裝置和方法，能夠避免普通反應爐中粉體上下部分反應程度不一的問題，處理后的粉末顆粒分散，形貌完整，具有加熱效率高、能耗低的優點。

技術領域

本發明屬于金屬基復合材料制備技術領域，特別涉及金屬基復合材料增強用顆粒表面改性處理裝置及方法。

背景技術

顆粒增強金屬基復合材料由于具有高比強、高比剛、高耐磨、低熱膨脹及優良的減震性能尺寸穩定性等優異的綜合性能，是航空航天、汽車制造等領域關鍵零部件輕量化、高性能化的理想材料，具有巨大的應用潛力和廣闊的市場前景。

目前，顆粒增強金屬基復合材料的制備方法主要有粉末冶金法，噴射沉積法，攪拌復合鑄造法等多種方法。在上述幾種方法中，攪拌鑄造法相比粉末冶金法和噴射沉積法而言，制備工藝設備簡單，制備成本低廉，便于工業化生產，而且可以制造出形狀復雜的零件，是目前最受重視、關注最多的復合材料制備方法。但是，由于顆粒增強相與鋁熔體的不潤濕，因此，該方法必須解決增強體顆粒與金屬熔體的潤濕性問題。

為了解決顆粒增強相與金屬熔體的潤濕性問題，常用的方法主要有顆粒表面涂覆法、高溫氧化表面改性法等方法，顆粒表面涂覆法通過采用在增強顆粒表面涂覆物質，改變其表面狀態，得到與金屬熔體相容的表面，但是這種方法工藝流程長，污染較大，成本較高。而高溫氧化表面改性法則是通過對顆粒增強相表面進行高溫處理，使顆粒增強相表面發生氧化反應，形成與金屬熔體相容的薄層界面，改變了其與金屬熔體的潤濕性，容易得到良好的界面。該方法操作簡單，成本低廉，因此獲得了廣泛的應用，但是在高溫處理過程中，粉體由于處于聚集狀態，往往造成顆粒表面處理不均勻，許多顆粒尚未得到充分的表面處理，導致顆粒與金屬合金熔體在潤濕過程中許多顆粒難以得到充分潤濕，制備的金屬基復合材料中顆粒粉體出現聚集或出現氣孔等孔洞，嚴重影響了顆粒增強金屬基復合材料的質量。

發明內容

本發明的目的在于提供金屬基復合材料增強用顆粒表面改性處理裝置及方法，具體技術方案如下：

一種金屬基復合材料增強用顆粒表面改性處理裝置，所述裝置為旋轉輥3與筒體1同一中心軸線，旋轉輥3貫穿并支承筒體1；

所述筒體1內外壁面中間設置保溫耐火層4，筒體1軸向中間位置處設置送料口2，并在其中一個端面安裝熱電偶7、通氣管6；

旋轉輥3伸出筒體1筒外的左、右兩部分放置在滑道9上，并在滑道9靠內一側設置旋轉輥導輪10；

旋轉輥3位于筒體1筒內的部分設置為中空，旋轉輥中空部分外壁11直徑為筒體1內壁直徑的1/3-4/5，旋轉輥中空部分外壁11上安裝有螺旋旋轉條8，中空內嵌套安裝加熱棒5；

所述旋轉輥導輪10帶動旋轉輥3中空部分繞旋轉輥3中心軸線轉動，旋轉條8隨旋轉輥3中空部分轉動；筒體1固定不動。

所述熱電偶7、通氣管6隨旋轉輥3中空部分轉動或隨筒體1固定不動：當隨筒體1固定不動時，熱電偶7、通氣管6安裝位置以不遮擋旋轉條8旋轉為準。

所述熱電偶7、通氣管6在筒體1端面上的安裝位置為筒體1內壁與旋轉輥中空部分外壁11周向的中間位置。

所述旋轉輥3通過滑道9能夠滑出，移動或取出加熱棒5。

所述裝置適用于粉體氧化、粉體還原的表面改性處理。

一種基于所述裝置的顆粒表面改性處理方法，包括以下步驟：