[发明专利]加压均匀分散陶瓷颗粒制备复合材料的装置及方法

说明书

本发明提供了一种加压均匀分散陶瓷颗粒制备复合材料的装置及方法，该装置包括：容器；搅拌器，包括搅拌杆以及连接在搅拌杆底部的搅拌头，并且搅拌头伸入容器内；所述搅拌杆和搅拌头均呈中空状，并且搅拌杆和搅拌头相互连通；所述搅拌头上设有多个出料口；送粉装置，所述搅拌杆顶部通过送料管连通送粉装置，并且送粉装置采用气体加压的方式将陶瓷颗粒输送至搅拌头内；传动机构，包括连接在搅拌杆上端的旋转驱动结构和往复驱动结构，所述旋转驱动结构用于控制搅拌杆的旋转，所述往复驱动结构用于控制搅拌杆相对于容器的上下左右前后往复运动。该装置将加粉与搅拌合二为一，且颗粒获得了最大的搅拌分散力，均匀分散到熔体的各个位置。

技术领域

本发明涉及复合材料的制备技术领域，具体涉及一种加压均匀分散陶瓷颗粒制备复合材料的装置及方法。

背景技术

为了满足宇航、航空、先进动力等高技术领域对材料提出的更严苛的要求，多功能复合材料及其部件的研究和制备显得愈加重要。采用不同性质的材料组合成复合材料，即可以充分发挥各种材质的独特优点，又可以克服各自的缺点。它的出现引起众多领域研究者的重视，并且发展成为当前结构材料研究领域中的重要课题之一。陶瓷颗粒增强铝基复合材料由于具有高比强、高比刚、高耐磨、低热膨胀及优良的减震性能尺寸稳定性等优异的综合性能，是航空航天、汽车制造等领域关键零部件轻量化、高性能化的理想材料，具有巨大的应用潜力和广阔的市场前景。

目前，颗粒增强铝基复合材料的制备方法主要有粉末冶金法，喷射沉积法，搅拌复合铸造法等多种方法。粉末冶金法制备的颗粒增强铝基复合材料综合性能良好，可以实现体积质量差大的金属与粒子的复合，可制备高体分颗粒增强的复合材料，但是该方法工艺复杂，流程长，制备成本较高，因此限制了其使用范围和推广应用。喷射沉积法制备的复合材料中增强相体积分数可任意调节，增强体粒度也不用限制，可获得晶粒细小的复合材料，但是该方法制备的复合材料制品尺寸受限，而且制备成本也较高，因此，也无法获得大规模的推广和应用。

搅拌铸造法相比粉末冶金法和喷射沉积法而言，制备工艺设备简单，制备成本低廉，便于工业化生产，而且可以制造出形状复杂的零件，是目前最受重视、关注最多的复合材料制备方法。现有技术公开的方法中，有些是从液面上方直接加粉，会造成陶瓷颗粒飘散在空中，以及漂浮在液体表面，无法加入；也有些是采用铝箔包裹陶瓷颗粒放在液体底部，这种方式一次投入量大、不连续，无法获得均匀的铝基复合材料。而且现有技术的加粉和搅拌是两个独立模块，设备复杂，可靠性差，加陶瓷颗粒位置与搅拌头的位置有一定距离，导致粉体受到的搅拌力不均匀，无法使陶瓷颗粒均匀分散。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种加压均匀分散陶瓷颗粒制备复合材料的装置及方法，该装置将加粉与搅拌模块合二为一，从搅拌杆的中心用气体加压将陶瓷颗粒送至搅拌头，并经搅拌头上的出料口送出，使陶瓷颗粒获得了最大的搅拌分散力，受力均匀，陶瓷颗粒在搅拌头中心产生的涡流作用下，均匀分散到熔体的各个位置，以解决现有技术中加粉和搅拌是两个独立的模块且陶瓷颗粒分散不均的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种加压均匀分散陶瓷颗粒制备复合材料的装置。

该加压均匀分散陶瓷颗粒制备复合材料的装置包括：

容器；

搅拌器，包括搅拌杆以及连接在所述搅拌杆底部的搅拌头，并且所述搅拌头伸入所述容器内；所述搅拌杆和所述搅拌头均呈中空状，并且所述搅拌杆和所述搅拌头相互连通；所述搅拌头上设有多个出料口；

送粉装置，所述搅拌杆顶部通过送料管连通所述送粉装置，并且所述送粉装置采用气体加压的方式将陶瓷颗粒输送至所述搅拌头内；

传动机构，包括连接在所述搅拌杆上端的旋转驱动结构和往复驱动结构，所述旋转驱动结构用于控制所述搅拌杆的旋转，所述往复驱动结构用于控制所述搅拌杆相对于所述容器的上下左右前后往复运动。