[发明专利]一种带有电磁搅拌的熔体控制原位自生铝基复合材料的系统

说明书

本发明公开了一种带有电磁搅拌的熔体控制原位自生铝基复合材料的系统，包括盛有铝熔体的铝熔炉；真空包，真空包具有浸入管和抽气口，浸入管被设置为可浸入至铝熔炉中的铝熔体中，抽气口用于对真空包抽真空；用于氩气旋转喷吹的石墨转子，石墨转子具有转杆和喷头，转杆被设置为通过设置在真空包顶部的密封轴承，穿过真空包的真空室，将喷头插入至铝熔体的底部；电磁搅拌装置，电磁搅拌装置设置在铝熔炉的下方。

技术领域

本发明涉及铝基复合材料，尤其涉及原位自生铝基复合材料的制备。

背景技术

原位自生铝基复合材料是利用不同元素或化学物之间在一定条件下发生化学反应，而在铝基体内生成一种或几种陶瓷相颗粒，以达到改善单一金属合金性能的目的。通过原位自生制备的复合材料，增强体表面无污染，基体和增强体的相溶性良好。通过选择反应类型及控制反应参数,可获得不同种类、不同数量的原位增强颗粒。

然而，原位自生铝基复合材料对于制备过程中对包括除气去杂等的条件要求较高，否则容易造成所制备的复合材料中增强相颗粒尺寸和分布不均匀且质量分数不高，或组织结构恶化，铸造性能变差，材料的力学性能降低。

现有技术中采用惰性气体旋转吹喷的技术进行铝熔体除气处理。该技术的核心部件为一端带有旋转喷头的中空转杆，即转子，使用时插入铝熔体中，惰性气体通过其转杆中间孔道吹入，由旋转喷头喷出，形成的气泡由于喷头高速旋转被打散成大量的小气泡，铝熔体中的氢将依附在这些小气泡上析出成氢气，同时吸附铝熔体中的杂质颗粒一起上浮至液面，从而达到除气去杂净化之目的。

目前，铝熔体除气转子大多采用石墨材料制作，因为石墨材料的抗热冲击性能优秀，可机加工，且铝液对石墨不浸润，但石墨材料的弱点在于不耐高温氧化，造成使用寿命仅为14～20天就需更换。

另外，如何进一步改善增强相颗粒的均匀分布程度也是本领域的技术人员致力于解决的问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明在第一方面提供了一种带有电磁搅拌的熔体控制原位自生铝基复合材料的系统，包括盛有铝熔体的铝熔炉；真空包，真空包具有浸入管和抽气口，浸入管被设置为可浸入至铝熔炉中的铝熔体中，抽气口用于对真空包抽真空；用于氩气旋转喷吹的石墨转子，石墨转子具有转杆和喷头，转杆被设置为通过设置在真空包顶部的密封轴承，穿过真空包的真空室，将喷头插入至铝熔体的底部；电磁搅拌装置，电磁搅拌装置设置在铝熔炉的下方。

进一步地，电磁搅拌装置包括有感应器以及与感应器相连的变频器。

进一步地，真空包具有耐火材料内衬。

进一步地，真空包的外径小于铝熔炉的炉口内径。

进一步地，真空包的包内的高和内径的比在1.5:1-2:1之间。

进一步地，浸入管由耐火材料包裹金属骨架制成。

进一步地，浸入管高度为真空包的高度的1/4-1/2之间。

本发明在第二方面提供了一种带有电磁搅拌的熔体控制原位自生铝基复合材料的方法，包括如下步骤：

(1)提供包括抽气口和浸入管的真空包，浸入管被设置为可浸入至铝熔炉中的铝熔体中；提供用于氩气旋转喷吹的石墨转子，石墨转子具有转杆和喷头，转杆被设置为通过设置在真空包顶部的密封轴承，穿过真空包的真空室，将喷头插入铝熔体的底部；提供电磁搅拌装置，电磁搅拌装置设置在所述的铝熔炉的下方；

(2)将铝熔炉中的纯铝或铝合金基体熔化后，加入反应盐和反应助剂进行反应；

(3)使真空包的浸入管浸入铝熔体中，通过抽气口对真空室内抽真空；

(4)降下石墨转子，使得转杆通过设置在真空包顶部的密封轴承，穿过真空包的真空室，将喷头插入铝熔体的底部进行氩气旋转喷吹；