[發明專利]一種帶有真空脫氣的原位自生鋁基復合材料的系統

有效

• 申請號: 202011571132.1
• 申請日: 2020-12-27
• 公開（公告）號: CN112760505B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 王浩偉;王建中;李愛平
• 申請（專利權）人: 上海交通大學安徽（淮北）陶鋁新材料研究院;安徽相邦復合材料有限公司
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22B9/04;C22B9/05;C22B21/06
• 代理公司: 上海劍秋知識產權代理有限公司 31382
• 代理人: 應風曄

本發明公開了一種帶有真空脫氣的原位自生鋁基復合材料的系統，包括盛有鋁熔體的鋁熔爐；真空包，真空包具有浸入管和抽氣口，浸入管被設置為可浸入至鋁熔爐中的鋁熔體中；用于氬氣旋轉噴吹的石墨轉子，石墨轉子具有轉桿和噴頭，轉桿被設置為通過設置在真空包頂部的密封軸承，穿過真空包的真空室，將噴頭插入至鋁熔體的底部。

技術領域

本發明涉及鋁基復合材料，尤其涉及原位自生鋁基復合材料的制備。

背景技術

原位自生鋁基復合材料是利用不同元素或化學物之間在一定條件下發生化學反應，而在鋁基體內生成一種或幾種陶瓷相顆粒，以達到改善單一金屬合金性能的目的。通過原位自生制備的復合材料，增強體表面無污染，基體和增強體的相溶性良好。通過選擇反應類型及控制反應參數,可獲得不同種類、不同數量的原位增強顆粒。

然而，原位自生鋁基復合材料對于制備過程中對包括除氣去雜等的條件要求較高，否則容易造成所制備的復合材料中增強相顆粒尺寸和分布不均勻且質量分數不高，或組織結構惡化，鑄造性能變差，材料的力學性能降低。

現有技術中采用惰性氣體旋轉吹噴的技術進行鋁熔體除氣處理。該技術的核心部件為一端帶有旋轉噴頭的中空轉桿，即轉子，使用時插入鋁熔體中，惰性氣體通過其轉桿中間孔道吹入，由旋轉噴頭噴出，形成的氣泡由于噴頭高速旋轉被打散成大量的小氣泡，鋁熔體中的氫將依附在這些小氣泡上析出成氫氣，同時吸附鋁熔體中的雜質顆粒一起上浮至液面，從而達到除氣去雜凈化之目的。

目前，鋁熔體除氣轉子大多采用石墨材料制作，因為石墨材料的抗熱沖擊性能優秀，可機加工，且鋁液對石墨不浸潤，但石墨材料的弱點在于不耐高溫氧化，造成使用壽命僅為14～20天就需更換。

因此如何有效盡量改善反應和制備的條件以控制增強相的尺寸、分布以及沉降偏聚，并且提高氬氣噴吹石墨轉子的壽命是本領域的技術人員致力于解決的問題。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是如何有效盡量改善反應和制備的條件以控制增強相的尺寸、分布以及沉降偏聚，并且提高氬氣噴吹石墨轉子的壽命。

為實現上述目的，本發明在第一方面提供了一種帶有真空脫氣的原位自生鋁基復合材料的系統，包括盛有鋁熔體的鋁熔爐；真空包，真空包具有浸入管和抽氣口，浸入管被設置為可浸入至鋁熔爐中的鋁熔體中；用于氬氣旋轉噴吹的石墨轉子，石墨轉子具有轉桿和噴頭，轉桿被設置為通過設置在真空包頂部的密封軸承，穿過真空包的真空室，將噴頭插入至鋁熔體的底部。

進一步地，還包括液壓升降臺，鋁熔爐被置于液壓升降臺上，工作狀態時抬升鋁熔爐，使得真空包的浸入管浸入鋁熔爐中的鋁熔體中。

進一步地，真空包具有耐火材料內襯。

進一步地，真空包的外徑小于鋁熔爐的爐口內徑。

進一步地，真空包的包內的高和內徑的比在1.5:1-2:1之間。

進一步地，浸入管由耐火材料包裹金屬骨架制成。

進一步地，浸入管高度為真空包的高度的1/4-1/2之間。

本發明在第二方面提供了一種帶有真空脫氣的原位自生鋁基復合材料的方法，包括如下步驟：

(1)提供包括抽氣口和浸入管的真空包，浸入管被設置為可浸入至鋁熔爐中的鋁熔體中；提供用于氬氣旋轉噴吹的石墨轉子，石墨轉子具有轉桿和噴頭，轉桿被設置為通過設置在真空包頂部的密封軸承，穿過真空包的真空室，將噴頭插入鋁熔體的底部；提供液壓升降臺；

(2)將鋁熔爐中的純鋁或鋁合金基體熔化后，加入反應鹽和反應助劑進行反應，將鋁熔爐置于液壓升降臺上；

(3)抬升液壓升降臺，使得真空包的浸入管浸入鋁熔體中，通過抽氣口對真空室內抽真空；