[发明专利]一种旋转浸渗法制备颗粒增强铝基复合材料的装置及方法

说明书

本发明公开了一种旋转浸渗法制备颗粒增强铝基复合材料的装置及方法，属于金属基复合材料制备与加工技术领域。该装置由电机、连轴器、托架、坩埚、坩埚盖、夹具组成，其中夹具由上夹头、锁紧装置、下夹头组成。将预制件固定在夹具上，并浸入到熔体内部，预制件在电机驱动下在熔体内旋转，直到完成浸渗过程。该方法所需浸渗的温度和浸渗时间明显低于普通浸渗工艺，而且整个浸渗不需要真空或惰性气体保护，简化了对设备的技术要求，有利于高效率低成本制备颗粒增强铝基复合材料。

技术领域

本发明属于金属基复合材料制备与加工技术领域，特别涉及一种采用旋转浸渗法制备颗粒增强铝基复合材料的装置及其方法。

背景技术

随着航空航天、交通运输、机械电子等行业对材料综合性能的要求越来越高，金属基复合材料的应用也越来越广泛。在现有的多种金属基复合材料制备技术中，无压浸渗是近年来逐渐发展起来的制备出高体积分数金属基复合材料的新技术，该技术的制造成本低于粉末冶金、压力浸渗等技术，制备出的复合材料性能能够满足相关行业的技术要求

但是，在常用的无压浸渗工艺中，由于铝合金熔体极易氧化，熔体表面氧化膜的存在使熔体与预制件界面的浸润性很差，因此现有的无压浸渗工艺只能通过提高液态金属温度，利用高温破坏氧化膜完整性，达到改善界面浸润性的目的，而且整个浸渗过程需要在惰性气体保护下进行，浸渗过程需要持续较长时间。长时间高温保温不仅使生产效率较低，而且在浸渗期间，高温铝合金熔体与增强颗粒接触会发生严重的界面反应，生成的反应产物存在于材料内部，导致复合材料性能下降。因此需要改进浸渗工艺，降低浸渗过程所需的温度和时间，提高复合材料的性能和生产效率。

发明内容

针对现有无压浸渗技术的不足，本发明提供了一种旋转浸渗法制备颗粒增强铝基复合材料的装置及其方法，其特征在于，该装置由电机、连轴器、托架、坩埚、坩埚盖、夹具组成，坩埚盖位于坩埚上，托架放置在坩埚盖上面，电机安装在托架上，通过连轴器与夹具相连，所述夹具由上夹头、锁紧装置、下夹头组成。

铝合金熔体置于坩埚内。

预制件以轴对称方式夹持在夹具上夹头和下夹头之间，通过锁紧装置固定。

一种旋转浸渗法制备颗粒增强铝基复合材料的方法，其步骤如下：

(1)制备出复合材料预制件

(2)将铝合金放置于坩埚内，利用加热装置将坩埚内铝合金熔化至液态并在设定温度下保温；

(3)将预制件放置在下夹头上，再利用夹具上夹头和锁紧装置将预制件固定在夹具内，夹具通过连轴器与电机连接，然后将电机通过支架固定在坩埚盖上；

(4)将坩埚盖放置在坩埚上，使预制件浸入到熔体内部；

(5)启动电机驱动预制件在熔体内旋转，旋转一定时间后停止转动，将预制件从熔体中取出进行清理，完成浸渗过程。

步骤(2)中所述铝合金为Al-Si-Mg合金，还包括Cu、Ti、Zn、Ca、Li中的一种或多种。

步骤(2)中所述保温温度为700-900℃。

步骤(3)中所述夹具中预制件的数量为一片或多片。

步骤(5)中所述预制件旋转的转速为300-600转/分，旋转时间为30-90分钟。

步骤(5)中的浸渗过程不需要惰性气体保护。