[发明专利]一种用于原位自生铝基复合材料的石墨转子

说明书

本发明提供了一种用于原位自生铝基复合材料制备过程中氩气旋转喷吹的石墨转子，石墨转子具有转杆和喷头，转杆包括内管和外管，外管通过旋转接头与氩气喷吹管相连，内管与粉料输送仓相连，粉料输送仓与粉料输送气管相连。

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。

因此如何有效尽量改善反应和制备的条件以控制增强相的尺寸、分布以及沉降偏聚，并且提高氩气喷吹石墨转子的寿命是本领域的技术人员致力于解决的问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何有效尽量改善反应和制备的条件以控制增强相的尺寸、分布以及沉降偏聚，并且提高氩气喷吹石墨转子的寿命。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于原位自生铝基复合材料制备过程中氩气旋转喷吹的石墨转子，石墨转子具有转杆和喷头，转杆包括内管和外管，外管通过旋转接头与氩气喷吹管相连，内管与粉料输送仓相连，粉料输送仓与粉料输送气管相连。

进一步地，内管由金属材料制成，外管由石墨材料制成。

进一步地，粉料输送仓内为合金粉料。

进一步地，粉料输送气管和氩气喷吹气管共享同一氩气气源。

进一步地，粉料输送气管与氮气气源相连，氩气喷吹气管与氩气气源相连。

进一步地，石墨转子的内管内壁设置有耐磨涂层。

本发明通过真空包和浸入管，用铝熔体自身形成密封，抽气产生真空环境，真空环境降低氧、氢分压，增强脱气条件。同时石墨转杆经真空室进入铝熔炉，全程不接触氧气，防了石墨转子的氧化，大幅提高石墨转子的寿命。

本发明在复合材料中加入适量的金属镁，使颗粒生成后首先通过吸附铝液中的镁来降低表面能，然后再与铝形成较好的结合，这样利用镁作为降低颗粒表面能，阻止团聚的手段，有效地减缓了颗粒沉降的现象。同时由于镁的加入，使铝液的粘度增加，而根据Stocks公式，复合材料粘度增加，颗粒的移动速度减小，在较长时间内不会因相互接触而团聚，在凝固过程中也容易被α-Al的晶粒所捕获，形成均一稳定的增强体。