[发明专利]一种半固态制备金属基陶瓷复合材料装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种半固态制备金属基陶瓷复合材料装置，属于金属基复合材料领域。

背景技术

随着科技日新月异的发展，工业化进程的不断推进，在水泥、矿山、冶金等各种行业中，材料的磨损越来越严重，而传统的钢铁耐磨材料已经无法满足设备的需求。为了解决现实所面临的问题，一种新型的陶瓷颗粒增强金属基复合材料随之产生。陶瓷金属基复合材料兼具陶瓷颗粒高模量、高比强度、高耐磨性和高热稳定性的特点，以及金属材料良好的韧性、抗冲击能力。然而目前国内仍然无法很好的掌握金属基陶瓷复合材料，其主要面临的问题是无法很好解决金属与陶瓷颗粒间的结合问题，特别是工艺方法不对，产生的效果是非常不理想。

中国发明专利CN103862005A公开了一种制备金属基复合材料或者半固态浆料的装置及使用方法。主要包括容器端盖、加热元件、熔炼容器、超声装置、热电偶、阀门开关、出料通道、旋转装置、装置支撑结构、材料收集容器、传动装置、装置外壳、侧壁筋、底部筋、马达和减速装置组成。其工作原理是将原料金属置于熔炼容器中，在加热部件的作用下进行熔化，并保温至金属材料完全融化，然后对熔炼容器进行降温处理，至温度达到金属材料的半固态温度后，将增强材料放入容器中，启动超声装置，开动马达旋转装置，通过无级变速控制整个材料制备室沿顺时针和逆时针依次交替转动10~30分钟，然后停止马达，开启阀门开关，沿着出料通道流出的产物通过容器进行接收，所得物质即为金属基复合材料。其主要问题是对于整个装有金属液体的熔炼装置进行旋转不仅对设备要求很高，具有一定危险性，而且一次性熔炼量受限制；更为主要问题是此设备虽然可以制备钛基、镁基等复合材料，却在金属基陶瓷复合材料制备中，受到很大应用制约，不能应用金属基陶瓷复合材料的制备。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种半固态制备金属基陶瓷复合材料装置，该装置包括保温装置27、电动机7、颗粒加热装置26、浇注装置、热电偶1、套筒Ⅰ14、冷却盘管25；保温装置27固定在套筒Ⅰ14上并通过内衬陶瓷管道20与浇注装置连通，颗粒加热装置26固定在套筒Ⅰ14上并与浇注装置连通，浇注装置设置在套筒Ⅰ14内，冷却盘管25的进水口15和出水口16设置在套筒Ⅰ14上，冷却盘管25设置在浇注装置内，热电偶1设置在保温装置中；所述保温装置27包括内筒Ⅰ2、冷却元件3、加热元件Ⅰ4、电磁搅拌器5、套筒Ⅱ6、绝热板23，冷却元件3、绝热板23、加热元件Ⅰ4设置在内筒Ⅰ2和套筒Ⅱ6之间，冷却元件3和加热元件Ⅰ4由上向下间隔环绕在内筒Ⅰ2上，冷却元件3和加热元件Ⅰ4之间设置有绝热板23，2个以上的电磁搅拌器5均匀设置在套筒Ⅱ6内，电磁搅拌器5由金属芯28和导线29组成，导线29缠绕在金属芯28上；所述颗粒加热装置包括内筒Ⅱ8、加热元件Ⅱ9、套筒III22，加热元件Ⅱ9设置在内筒Ⅱ8和套筒III22之间；所述浇注装置包括刮板10、筛网11、模具12、套筒IV13、多孔耐热陶瓷板18、回收槽19、转动轴24，刮板10固定在转动轴24上，转动轴24与电动机7连接，筛网11固定在套筒IV13内并位于刮板10下方，多孔耐热陶瓷板18固定在套筒IV13内并位于筛网11下方，模具12放置在多孔耐热陶瓷板18上，内衬陶瓷管道20的出口设置在模具12上方，回收槽19安装在套筒IV13下方，冷却盘管25紧贴在多孔耐热陶瓷板18下方，套筒IV13下部开有散热排气孔17。

其中所述冷却元件3为金属水管，可以根据生产实际情况进行通水降温作业。

所述加热元件Ⅰ4和加热元件Ⅱ9均为高电阻螺旋电阻丝。

所述绝热板23为绝热陶瓷板。

所述刮板10上带有孔，孔径的大小根据颗粒的粒径进行选择，允许大部分颗粒通过。

所述内衬陶瓷管道20上设置有阀门21。

金属液流经内衬陶瓷管道相当于倾斜冷却斜板作用，细化组织。

本发明装置使用时，通过如下步骤：

1、向颗粒加热装置26中加入计算好的陶瓷颗粒，对其进行预热处理，使其温度达到所需温度；

2、在内筒Ⅰ2表面涂层涂料，启动加热元件Ⅰ4对内筒Ⅰ2进行预热，将熔化好的金属液高于金属液相线温度100度左右出炉，倒入涂有涂料的内筒Ⅰ2中，待温度慢慢降低，当温度太低可以通过加热元件Ⅰ4进行加热，温度太高可以通过冷却元件3进行冷却，温度可由热电偶1测出的数据来确定，使金属溶液在理想温度范围内，然后启动电磁搅拌器5，不断细化金属组织；