[发明专利]金属基复合材料增强用颗粒表面改性处理装置及方法

说明书

本发明属于金属基复合材料制备技术领域，特别涉及金属基复合材料增强用颗粒表面改性处理装置及方法。该装置为与旋转辊(3)同一中心轴线的筒体(1)，旋转辊(3)贯穿并支承筒体(1)；筒体(1)固定，旋转辊(3)中空部分的外壁安装有螺旋旋转条(8)，中空内嵌套安装加热棒(5)，旋转条(8)经旋转辊导轮(10)带动旋转；粉体自送料口(2)进入后，在筒体(1)内壁与旋转辊中空部分外壁(11)之间的环隙内被旋转条(8)驱动，进而均匀受热。通过本发明提供的装置和方法，能够避免普通反应炉中粉体上下部分反应程度不一的问题，处理后的粉末颗粒分散，形貌完整，具有加热效率高、能耗低的优点。

技术领域

本发明属于金属基复合材料制备技术领域，特别涉及金属基复合材料增强用颗粒表面改性处理装置及方法。

背景技术

颗粒增强金属基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和广阔的市场前景。

目前，颗粒增强金属基复合材料的制备方法主要有粉末冶金法，喷射沉积法，搅拌复合铸造法等多种方法。在上述几种方法中，搅拌铸造法相比粉末冶金法和喷射沉积法而言，制备工艺设备简单，制备成本低廉，便于工业化生产，而且可以制造出形状复杂的零件，是目前最受重视、关注最多的复合材料制备方法。但是，由于颗粒增强相与铝熔体的不润湿，因此，该方法必须解决增强体颗粒与金属熔体的润湿性问题。

为了解决颗粒增强相与金属熔体的润湿性问题，常用的方法主要有颗粒表面涂覆法、高温氧化表面改性法等方法，颗粒表面涂覆法通过采用在增强颗粒表面涂覆物质，改变其表面状态，得到与金属熔体相容的表面，但是这种方法工艺流程长，污染较大，成本较高。而高温氧化表面改性法则是通过对颗粒增强相表面进行高温处理，使颗粒增强相表面发生氧化反应，形成与金属熔体相容的薄层界面，改变了其与金属熔体的润湿性，容易得到良好的界面。该方法操作简单，成本低廉，因此获得了广泛的应用，但是在高温处理过程中，粉体由于处于聚集状态，往往造成颗粒表面处理不均匀，许多颗粒尚未得到充分的表面处理，导致颗粒与金属合金熔体在润湿过程中许多颗粒难以得到充分润湿，制备的金属基复合材料中颗粒粉体出现聚集或出现气孔等孔洞，严重影响了颗粒增强金属基复合材料的质量。

发明内容

本发明的目的在于提供金属基复合材料增强用颗粒表面改性处理装置及方法，具体技术方案如下：

一种金属基复合材料增强用颗粒表面改性处理装置，所述装置为旋转辊3与筒体1同一中心轴线，旋转辊3贯穿并支承筒体1；

所述筒体1内外壁面中间设置保温耐火层4，筒体1轴向中间位置处设置送料口2，并在其中一个端面安装热电偶7、通气管6；

旋转辊3伸出筒体1筒外的左、右两部分放置在滑道9上，并在滑道9靠内一侧设置旋转辊导轮10；

旋转辊3位于筒体1筒内的部分设置为中空，旋转辊中空部分外壁11直径为筒体1内壁直径的1/3-4/5，旋转辊中空部分外壁11上安装有螺旋旋转条8，中空内嵌套安装加热棒5；

所述旋转辊导轮10带动旋转辊3中空部分绕旋转辊3中心轴线转动，旋转条8随旋转辊3中空部分转动；筒体1固定不动。

所述热电偶7、通气管6随旋转辊3中空部分转动或随筒体1固定不动：当随筒体1固定不动时，热电偶7、通气管6安装位置以不遮挡旋转条8旋转为准。

所述热电偶7、通气管6在筒体1端面上的安装位置为筒体1内壁与旋转辊中空部分外壁11周向的中间位置。

所述旋转辊3通过滑道9能够滑出，移动或取出加热棒5。

所述装置适用于粉体氧化、粉体还原的表面改性处理。

一种基于所述装置的颗粒表面改性处理方法，包括以下步骤：