[实用新型]一种半固态搅拌制备复合材料的制备装置

说明书

技术领域

本实用新型属于金属材料加工技术领域，涉及一种半固态搅拌制备复合材料的制备装置。

背景技术

复合材料由于具有高比强、高比刚、高耐磨、低热膨胀及优良的减震性能尺寸稳定性等优异的综合性能，是航空航天、汽车制造等领域关键零部件轻量化、高性能化的理想材料，具有巨大的应用潜力广阔和广阔的市场前景。

目前，复合材料的制备方法主要有固态制备技术、液态制备技术以及半固体制备技术。

固态制备技术主要包括粉末冶金法、热压和热等静压技术，以及热轧/热挤压技术。固态制备技术制备的铝基复合材料综合性能良好，可以实现体积质量差大的金属与粒子的复合，可制备高体分颗粒增强的复合材料，但是该方法工艺复杂，流程长，制备成本较高。

液态制备技术主要包括液态金属搅拌制备技术、喷射沉积技术以及挤压铸造技术等。喷射沉积法制备的复合材料中增强相体积分数可任意调节，增强体粒度也不用限制，可获得晶粒细小的复合材料，但是该方法制备的复合材料制品尺寸受限，制备成本也较高。液态金属机械搅拌法是通过搅拌器的旋转运动使增强材料均匀分布在金属熔体中，然后浇注成型。此法所用设备简单，操作方便，但增强颗粒不易与基体材料混合均匀，且材料的吸气较严重。挤压铸造技术是将增强材料制成预制件，放入型腔中，然后利用压力机将液态金属压入其中，凝固后得到所需的复合材料，挤压铸造技术所需设备低廉、工艺简单、生产周期短，但是由于挤压铸造压力很大，因此需要所制的预制件承受很高的强度，且需保证预制件的空隙度。

半固态搅拌技术就是把基体金属加入到液相线和固相线之间的适当温度进行搅拌。利用半固态合金熔体的触变性，在粘度不大的固液二相熔体中，一边搅拌一边加入增强相，利用半固态合金熔体的包裹和夹带作用，使增强相颗粒得到均匀的分散。然后升高到适当温度进行浇注，就可得到增强相分布均匀的复合材料。此方法工艺简单、操作方便。被认为是一种很有发展前途的复合材料制备方法。但是，该方法也必须解决增强体颗粒与铝熔体的润湿性和增强体颗粒在铝熔体中的均匀分散等技术问题，且搅拌装置污染合金熔体等难题。

发明内容

针对半固态搅拌技术存在的上述关键技术问题。本方案提出了一种半固态搅拌制备复合材料的装置及方法。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种半固态搅拌制备复合材料的制备装置，它包括有温控器、保温系统、加热器、制备室、送粉器、电磁搅拌器、挡板、制备室盖、气瓶、储存罐、气瓶阀门、管道、喷嘴，其中，制备室套装在保温系统内，制备室与保温系统之间预留一定距离形成加热腔，加热腔内设有加热器，制备室与保温系统顶部设有制备室盖，制备室盖一侧设有延伸至制备室内的挡板，另一侧设有延伸至制备室内的温控器；保温系统外周面上设有电磁搅拌器，制备室内腔底部设有送粉器，所述的送粉器内部为中空，外壁为螺旋形状，其外壁螺旋壁上设有喷嘴，喷嘴随外壁形状呈螺旋形分布，并与送粉器内部相通，送粉器底部穿过保温系统与管道一端连接，管道另一端分别与气瓶、储存罐相连接，气瓶、储存罐出口处分别设有气瓶阀门和储存罐阀门。

所述的送粉器外壁形状也呈螺旋形分布，螺距20mm，螺纹深20mm，在螺纹底部、螺纹侧壁、螺纹顶部分别呈圆周排列设置六个喷嘴，喷嘴之间均匀分布，且螺纹底部、螺纹侧壁、螺纹顶部的喷嘴交错设置。

所述的电磁搅拌器为螺旋式结构，缠绕在保温系统外周面上。

所述的气瓶盛放的气体为氩气、氦气、氖气、氪气、氙气惰性气体。

所述的存储罐内为粉状SiC粉末，粒度为10-25微米。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

（1）采用电磁力作为搅拌外力，可有效避免机械搅拌导致的搅拌杆材料污染合金熔体的不利影响，制备的复合材料纯净，质量高。

（2）送粉器的设计可显著促进增强体材料在合金熔体中的均匀分布，避免增强体材料在液面上漂浮、粘附制备室内壁、分布不均匀等现象。

（3）环形制备室的设计可大大改善合金熔体的搅拌效果，强化紊流流动，促进增强体的分散和均匀分布。

（4）结构简单，投资成本低。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2、图3为本实用新型的送粉器结构示意图。

具体实施方式