[发明专利]一种真空搅拌铸造金属基复合材料的增强颗粒加入装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种真空搅拌铸造颗粒增强金属基复合材料的加料装置，属于复合材料制备领域。

背景技术

现代科学技术的发展对材料性能的要求越来越高，单一材料往往难以满足使用要求。与传统金属材料相比，颗粒增强金属基复合材料具有较高的比强度、比刚度、耐磨性能以及热膨胀系数小等优点，同时具有很大的材料设计自由度，因此被誉为21世纪的新材料，成为国内外材料研究的热点。

制备颗粒增强金属基复合材料常用的方法有粉末冶金、喷射沉积和真空搅拌铸造等方法。其中真空搅拌铸造是指将增强颗粒以一定的方式加入金属熔体，在真空条件下依靠搅拌头旋转产生的涡流将增强颗粒强制带入并均匀分布到熔体中。由于真空搅拌铸造法对设备要求低、工艺简单，适合连续生产，最有希望实现大规模工业化生产。

由于增强颗粒与基体金属熔体润湿性差，因此增强颗粒在加入熔体前需要进行预处理，以提高两者的润湿性能。对于真空搅拌铸造技术而言，将预处理后的颗粒在短时间内全部搅入熔体中是关键环节。

中国专利公开号CN1676237A公开了一种真空机械双搅拌方法，该方法在非真空条件下将增强颗粒一次性加到高温熔体表面，然后抽真空进行搅拌铸造。该方法存在的问题是颗粒长时间积于熔体表面会引起颗粒温度升高而结团，增加了其在熔体中的分散难度；同时颗粒在非真空条件下接触高温熔体会形成氧化渣，降低复合材料的质量。

中国专利公开号CN101157996A和CN101158001A，公开了另一种制备颗粒增强铝基复合材料的装置，其颗粒加入方法是在熔炼炉侧上方安装一个颗粒预处理炉，颗粒在该炉内采用加热的方法进行预处理，并由送料机构在真空条件下将颗粒送入熔炼炉。该方法存在的问题是颗粒在预处理炉内要进行长时间高温处理，容易造成预处理炉变形，影响整台装置的真空密封。而且增强颗粒极易吸附在预处理炉内壁、送料机构及其与传输通道之间的缝隙内，无法精确控制颗粒加入量，难以保证复合材料质量稳定性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种真空搅拌铸造金属基复合材料的增强颗粒加入装置，可以精确控制颗粒加入量、加入速度的颗粒加入装置，达到提高复合材料质量及质量稳定性的目的。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种真空搅拌铸造金属基复合材料的增强颗粒加入装置，包括真空搅拌熔炼炉、料斗，所述真空搅拌熔炼炉的上端安装有真空搅拌熔炼炉盖，其特征在于：所述真空搅拌熔炼炉盖的侧上方通过支架安装有颗粒输送装置，颗粒输送装置呈倾斜布置，所述颗粒输送装置的上端通过软管与料斗底端相连通，在料斗底端口上设有真空阀，所述料斗的顶端上安装有料斗盖，料斗盖上接有抽真空旁路接口，抽真空旁路接口与抽真空系统相连，所述料斗盖上还安装有惰性气体吹扫装置，惰性气体吹扫装置在料斗内，惰性气体吹扫装置通过外接口与惰性气源装置相连；

所述颗粒输送装置包括可调速电机、螺旋送料器、保温通道以及可调角度出料口，所述螺旋送料器的一端与保温通道一端相连，其方向平行，保温通道另一端穿过真空搅拌熔炼炉盖延伸至真空搅拌熔炼炉内，且与可调节出料口相连，所述螺旋送料器的另一端与可调速电机驱动连接，所述保温通道上侧开有一开口与软管相连通。

进一步地，上述的一种真空搅拌铸造金属基复合材料的增强颗粒加入装置，其中，可调节出料口通过动密封装置与真空搅拌熔炼炉盖外的旋转曲柄相连接。

更进一步地，上述的一种真空搅拌铸造金属基复合材料的增强颗粒加入装置，其中，颗粒输送装置的倾斜角度在0o到90o内。

更进一步地，上述的一种真空搅拌铸造金属基复合材料的增强颗粒加入装置，其中，料斗由光滑的金属或陶瓷内衬、保温层和金属外壳组成。

本发明技术方案的实质性特点和进步主要体现在：

本发明中的料斗外接有抽真空系统，抽真空时料斗和真空搅拌熔炼炉分别进行，可以避免整体抽真空时颗粒堵塞料斗出口，达到所需真空度后由送料机构直接将颗粒送入真空搅拌熔炼炉，可有效避免抽真空过程中增强颗粒接触高温熔体后形成氧化渣；同时通过改变螺旋送料器的转速，可以精确控制增强颗粒加入速度，避免颗粒在熔体表面堆积；惰性气体吹扫装置和倾斜的保温通道可以使料斗内的增强颗粒全部进入真空搅拌熔炼炉中，避免其粘附在料斗内衬与输送机构上；同时由于真空搅拌熔炼炉内惰性气体的存在，可以降低合金元素的挥发；可调角度的出料口能够避免真空炉搅拌机构升降过程中与其相碰，并可在真空环境下精确控制颗粒加入的位置。

附图说明