[发明专利]一种高温搅拌制备铝基复合材料的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料制备工艺技术领域，更具体而言，涉及一种高温搅拌制备铝基复合材料的装置及方法。

背景技术

随着颗粒增强铝基复合材料的发展，通过物理或化学方法将颗粒均匀地弥散在金属及其合金基体中，从而获得高性能金属基复合材料，得到人们广泛地关注。高性能铝基复合材料，由于具有高比强度、出色的韧性和抗疲劳能力，良好的耐热、耐磨、耐蚀性，因此在航空、航天、交通运输等领域具有广阔的应用前景，已成为近年来材料及铝基复合材料交叉领域中的研究热点。随着研究成本的提高，人们对复合材料的制备工艺及颗粒增强相的预处理进行了大量研究，以获得高强度、高塑性、低成本的复合材料，所以制造低成本高性能的复合材料具有一定的理论意义和实际应用价值。

发明内容

本发明提供了一种高温搅拌制备铝基复合材料的装置及方法，该装置及方法使陶瓷颗粒与铝合金良好的复合，获得高强度、高塑性复合材料。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种高温搅拌制备铝基复合材料的方法，首先将纯铝熔化后加入3.5wt.％-4.5wt.％的锌粒、2wt.％-3wt.％的镁粒、1wt.％-2wt％的铜丝进行合金化，得到铝合金熔体，然后将铝合金熔体温度升高到900℃-1000℃，通入空气并同时进行搅拌，搅拌完成后，将铝合金熔体降温到700℃-740℃，用氯化锌进行精炼，最后浇铸成型，得到铝基复合材料。

首先将纯铝熔化后加入4wt.％的锌粒、2.5wt.％的镁粒、1.5wt％的铜丝进行合金化，得到铝合金熔体，然后将铝合金熔体温度升高到950℃，通入空气并同时进行搅拌，搅拌完成后，将铝合金熔体降温到720℃，用氯化锌进行精炼，最后浇铸成型，得到铝基复合材料。

所述合金化的过程中熔炼温度不高于850℃，合金化的熔炼炉采用中频感应炉，熔炼过程采用Ar气保护，所述搅拌速度为350r/min-450r/min，搅拌时间为28min-32min，所述精炼时间为8min-12min。

所述搅拌速度为400r/min，搅拌时间为30min，所述精炼时间为10min。

一种高温搅拌制备铝基复合材料的装置，包括工作台、鼓风机、电机、气管与导管连接装置、从动通气导管、坩埚和旋转叶片，所述鼓风机可拆卸地固定在工作台上，所述鼓风机联接有导气管，所述导气管通过气管与导管连接装置与从动通气导管连通，所述电机通过齿轮皮带带动从动通气导管转动，所述旋转叶片固定在从动通气导管的底部，所述旋转叶片位于坩埚内。

所述电机联接有主传动杆，主传动杆上设置有主动轮，所述从动通气导管上设置有从动轮，所述主动轮与从动轮通过齿轮皮带联接，所述电机通过电机支撑架固定装置固定在工作台上，所述电机与电机支撑架固定装置间通过电机支撑架固定联接，所述工作台上部通过角钢支撑架固定有支撑轴承，所述支撑轴承可支撑所述主传动杆和从动通气导管。

所述支撑轴承为推力球轴承。

所述工作台上设置有电机控制器，所述电机控制器与电机连接，所述电机通过联轴器与主传动杆联接。

所述电机支撑架固定装置通过支撑架固定在工作台上，所述电机支撑架固定装置可相对支撑架上下移动，所述坩埚置于坩埚平台上，所述坩埚平台可在竖直方向调整高度。

所述鼓风机上设置有压力表。

与现有技术相比本发明所具有的有益效果为：

本发明采用高温通气加搅拌的过程制备铝基陶瓷抗磨材料，在搅拌过程中，将空气连续微量喷至铝合金熔体底部，在气体上浮的过程中，通过搅拌器将气体打散，使气体与熔融的金属液接触，以此达到气体与熔融金属液的最大交融，使空气中的氧与金属液原位合成Al2O3，精炼后浇铸，得到铝基复合材料，该材料致密度高，晶粒细小，力学性能优异，是一种轻质高性能铝基复合材料，并且操作简单，可控性好，简化了铝基复合材料的制备工艺。