[发明专利]高质、高效制备SiC颗粒增强铝基复合材料的装置及方法

说明书

本发明提供一种高质、高效制备SiC颗粒增强铝基复合材料的装置及方法，所述装置包括搅拌装置、坩埚、电阻炉、进料装置、氩气输送管；搅拌装置包括无级调速电动机、连接底座、升降块、坩埚盖、多孔均流器、转接平流器及搅拌桨；搅拌桨与无极调速电动机相连，无极调速电动机固定在连接底座上；连接底座、升降块、多孔均流器分别与坩埚盖相连，多孔均流器和转接平流器均为中空结构，且转接平流器和搅拌桨均位于多孔均流器内；转接平流器内部为漏斗式结构，搅拌桨的杆部贯穿转接平流器，转接平流器固定在升降块上；进料装置和氩气输送管的一端均与多孔均流器相连通，另一端穿过坩埚盖暴露在空气中；坩埚位于电阻炉内，坩埚盖紧扣在坩埚和电阻炉之间。

技术领域

本发明属于铸造领域，特别提供一种高质、高效制备SiC颗粒增强铝基复合材料的装置及方法。

背景技术

SiC颗粒增强铝基复合材料具有以下性能特点高比强度、高比模量、热膨胀系数小、尺寸稳定性好良好的高温性能耐磨性好良好的抗疲劳性能和断裂韧性高阻尼性能。除具有以上所列性能特点外，我国铝的储量充足、价格相对便宜、密度小、熔点较低、制备工艺和设备简单等优点，可广泛应用于航空航天、军事、汽车、电子、体育运动等领域，成为金属基复合材料研究的重点。

SiC颗粒增强铝基复合材料制备技术发展至今，除粉末冶金法、搅拌铸造、压力铸造及喷射沉积种主要制备方法外，还有预制件浸渗法、半固态铸造、中间合金法、自漫燃法、无压浸渍法等。根据复合材料制备时基体合金所处的状态，可将这些方法分类为固相法(主要是粉末冶金法)、液相法(主要是搅拌铸造法)、固液两相法(主要是喷射沉积法)。其中搅拌铸造法由于具有工艺简单、设备投资少、生产成本低、适应性广、可大规模生产等优点，而受到研究者的高度关注，并有着一些实际应用的报道。但搅拌铸造法需在大气环境下制备SiC复合材料熔体，利用高速旋转的搅拌器搅动熔体形成派涡吸入增强颗粒，易卷入大量气体，增加复合材料熔体的气体含量，而气体容易吸附颗粒聚集，导致颗粒分布不均；同时长时间暴露在大气环境下，熔体表面易氧化，使得复合材料中氧化膜含量增加，降低复合材料的质量和性能.

SiC颗粒增强铝基复合材料尚未得到规模化应用，主要是由于缺乏高质量、高效率、自动化的制备装置及方法。因此，迫切需要开发出一种可气体保护、高效自动化、高质量制备SiC颗粒增强铝基复合材料的搅拌铸造装置及制备方法。

发明内容

为了解决SiC颗粒增强铝基复合材料制造成本高、效率低、质量不稳定等问题，本发明提供了一种高质、高效制备SiC颗粒增强铝基复合材料的装置及制备方法。

本发明技术方案如下：

一种高质、高效制备SiC颗粒增强铝基复合材料的装置，其特征在于：所述装置包括搅拌装置、坩埚5、电阻炉6、进料装置7以及氩气输送管9；

其中，搅拌装置包括无级调速电动机1、连接底座2、升降块3、坩埚盖4、多孔均流器8、转接平流器10及搅拌桨11；

搅拌桨11与无极调速电动机1相连，无极调速电动机1固定在连接底座2上；连接底座2、多孔均流器8分别与坩埚盖4相连，升降块3穿过多孔均流器8与坩埚盖4相连，多孔均流器8和转接平流器10均为中空结构，且转接平流器10和搅拌桨11均位于多孔均流器8内；转接平流器10内部为漏斗式结构，搅拌桨11的杆部贯穿转接平流器10，转接平流器10固定在升降块3上，并利用升降块3进行升降；

进料装置7和氩气输送管9的一端均与多孔均流器8相连通，另一端穿过坩埚盖4暴露在空气中；

坩埚5位于电阻炉6内，坩埚盖4紧扣在坩埚5和电阻炉6之间的间隙内。

本发明所述装置，其特征在于：所述多孔均流器8、转接平流器10及搅拌桨11的材质均为石墨材质，可以保证多孔均流器8及搅拌桨11长期沉浸于合金熔体中不污染合金熔体，且搅拌桨11叶片粘铝较少。