[发明专利]一种搅拌法制备颗粒增强金属基复合材料用坩埚

说明书

技术领域

本发明属于复合材料制备领域，尤其涉及一种搅拌法制备颗粒增强金属基复合材料用坩埚，特别适用于颗粒增强铝基复合材料的制备及其真空调压铸造技术。

背景技术

70年代末期出现的金属基复合材料(Metal Matrix Composites，简称MMC),因其具有良好的比强度、比刚度、高温强度，耐磨性，耐蚀性等综合力学性能，更灵活的可设计性，迅速得到了发展和应用。颗粒增强金属基复合材料，尤其是SiCp/Al复合材料具有良好的经济性，成为研究最多的金属基复合材料。比较成熟的SiCp/Al复合材料的制备方法有：粉末冶金法、搅拌铸造法、喷射沉积法，而搅拌法制备SiCp/Al复合材料由于工艺简单、设备投入少、易于实现产业化等优点，较其它方法应用更为广泛。

在发明专利ZL 2004 10009617.6中公开了一种调压铸造方法及调压用坩埚，该调压铸造用坩埚包括坩埚体和水冷法兰，水冷法兰焊接在坩埚体的上端，在水冷法兰的上表面设置隔热石棉槽及密封槽，水冷法兰内部设一空腔用于循环水的冷却，水冷法兰的外沿设循环水的进水接口和出水接口，坩埚气路接口设在坩埚体的上部。通过该坩埚可以在工业真空条件下(-0.1MPa)熔化铝合金，卸真空后加入SiC颗粒，利用发明专利ZL 2005 1 0011160.7中公布的制备碳化硅颗粒增强铝基复合材料的真空双搅拌装置，采用发明专利ZL 2005 1 0011526.0中公布的一种制备颗粒增强铝基复合材料的真空机械双搅拌铸造法，可以机械搅拌制备SiCp/Al复合材料。但是上述坩埚在使用过程中存在以下不足之处。

首先，在采用该坩埚制备SiCp/Al复合材料过程中，加入的SiC颗粒粉体会部分粘结在坩埚内壁和暴露于金属液以外的搅拌器表面，抽真空搅拌过程中，SiC颗粒粉体不能够从粘结表面去除，在后续卸真空和转移搅拌器的过程中，部分粘结在坩埚内壁和搅拌器表面的SiC颗粒粉体会落入所制备的复合材料中，影响复合材料的制备质量，同时部分粘结在坩埚内壁的SiC颗粒粉体也会对复合材料制坯或制样产生不良影响。

其次，SiCp/Al复合材料制备和成型过程中需要对坩埚的腔室抽真空，一旦坩埚腔室密封不严，高温气体会不断的通过坩埚的气路接口流入外接管路，导致外接管路温度升高，影响其服役安全甚至酿成严重事故。

第三，坩埚的气路接口位于坩埚体上，即限制了坩埚的体积利用率也增加了抽真空过程中合金液外溢的风险。

第四，坩埚的坩埚体和水冷法兰焊接在一起，使坩埚制造复杂，加之坩埚体为损耗件，造成坩埚的更换或维修不便，成本增加。

发明内容

本发明专利所要解决的技术是针对颗粒增强金属基复合材料制备过程中颗粒粉体粘结在坩埚内壁和搅拌器表面难以去除，抽真空时从坩埚气路接口流出的高温气体导致外接管路温度升高，抽真空过程中合金液外溢，以及坩埚更换和维修成本高等问题，提供一种搅拌法制备颗粒增强金属基复合材料用坩埚。

本发明专利解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明涉及一种搅拌法制备颗粒增强金属基复合材料用坩埚，包括：中间盘(1)、外盘根(2)、埚体(3)、内盘根(4)，中间盘(1)上开槽和螺纹盲孔，用盘根Ⅰ(5)和盘根Ⅱ(6)与搅拌装置密封，内置冷却水路和给埚体(3)抽气及送气的气路，外缘布置定位块，实现与埚体(3)水平定位，埚体(3)便于生产制造，其圆盘上开槽和螺纹盲孔，用外盘根(2)，内盘根(4)与中间盘(1)密封，通过外部重量及拴紧力实现该坩埚轴向压紧，中间盘(1)内侧均布通气孔可对埚体(3)内壁及搅拌器上粘附的颗粒进行清理，中间盘(1)内置冷却水路即能防止温度向搅拌装置传导也可在热空气抽离时实施有效降温。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明所涉及坩埚具有独立的中间盘(1)和埚体(3)。埚体(3)是损耗件，此种设计可以使埚体(3)制造简单，更换维修方便，成本低。

本发明所涉及坩埚的中间盘(1)内置冷却水路和给埚体(3)抽气及送气的气路，并在其内侧均布通气孔，通过中间盘(1)内置气路吹气可以对埚体(3)内壁及搅拌器上粘附的颗粒进行清理，中间盘(1)内置冷却水路即能防止温度向搅拌装置传导也可在热空气抽离时实施有效降温。

本发明所涉及坩埚通过外部重量及拴紧力实现其轴向压紧。

本发明所涉及坩埚的抽气及送气的气路位于中间盘(1)上，并且所采用的气路结构有利于防止合金液外溢，同时提高了埚体(3)的利用率。

附图说明