[发明专利]一种制备颗粒增强铝基复合材料的底部浇铸装置及方法

权利要求书

1.一种制备颗粒增强铝基复合材料的底部浇铸装置，包括炉体(1)，所述炉体(1)内设置有熔炼容器(2)，所述熔炼容器(2)的底部为具有熔体流道的浇铸口(21)；与所述熔炼容器(2)配合设有二次加料装置(3)、加热控温装置、搅拌装置(4)，其特征在于：与所述浇铸口(21)可更换地安设有浇铸头(8)，所述浇铸头(8)包括用于与所述熔体流道配合的安装段(81)、以及易碎的碎裂段(82)；所述炉体(1)内设有用于打碎所述碎裂段(82)的冲击装置(9)；所述炉体(1)的底部设有可移动平台(10)，所述可移动平台(10)上设有模具(101)以及废渣槽(102)；所述可移动平台(10)位于第一位置时，所述废渣槽(102)用于盛接打碎的所述碎裂段(82)，所述模具(101)用于盛接从所述浇铸头(8)流出的前部分均匀熔体，所述可移动平台(10)位于第二位置时，所述废渣槽(102)用于盛接含有熔渣的后部分熔体；所述可移动平台(10)与所述模具(101)底部对应的位置上设有冷却系统。

2.根据权利要求1所述的制备颗粒增强铝基复合材料的底部浇铸装置，其特征在于：所述浇铸头(8)的所述安装段(81)为外螺纹段，从而与所述熔体流道对应的内螺纹配合连接。

3.根据权利要求2所述的制备颗粒增强铝基复合材料的底部浇铸装置，其特征在于：所述浇铸头(8)的浇铸口(21)径与所述熔炼容器(2)的直径比为1:5～1:15。

4.根据权利要求2所述的制备颗粒增强铝基复合材料的底部浇铸装置，其特征在于：所述浇铸头(8)为采用石墨制成，且所述安装段(81)的壁厚大于所述碎裂段(82)的壁厚。

5.根据权利要求1所述的制备颗粒增强铝基复合材料的底部浇铸装置，其特征在于：所述冲击装置(9)包括冲击头(91)、以及与所述冲击头(91)连接的气缸(92)。

6.根据权利要求1至5任一项所述的制备颗粒增强铝基复合材料的底部浇铸装置，其特征在于：所述搅拌装置(4)包括位于所述熔炼容器(2)中部的搅拌杆(41)，用于驱动所述搅拌杆(41)的驱动电机，所述搅拌杆(41)上设有多层桨叶层，其中包括螺旋式桨叶层(42)，以及棱柱型桨叶层(43)，所述棱柱型桨叶层(43)包括沿所述搅拌杆(41)的周向排布的多个棱柱型叶片(431)，且所述棱柱型叶片(431)的横截面多边形至少有一个内角的范围是30-60°。

7.一种制备颗粒增强铝基复合材料的底部浇铸方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)增强相颗粒的预处理后放入二次加料装置(3)预热；

(2)铝基合金的配制和熔炼：根据所需的铝合金配比配料放入熔炼容器(2)，抽真空后通入保护气，开启加热控温装置，使得配料完全熔化；

(3)增强相颗粒的加入：

打开搅拌装置(4)，当温度达到液相线下5-50℃半固态区间，使用二次加料装置(3)加入增强相颗粒；

(4)复合材料熔体的颗粒均匀化：

增强相颗粒添加完毕后，温度控制在液相线下0-40℃区间，搅拌至均匀；

(5)底部浇铸：加热至浇铸温度，底部浇铸过程中保持搅拌转速为300-1500r/min，使用冲击装置(9)打碎碎裂段(82)，所述碎裂段(82)的残片落于废渣槽(102)中，所述模具(101)盛接从浇铸口(21)流出的前部分均匀熔体，同时打开冷却系统对模具(101)进行冷却；通过观察窗观察熔体液面下降程度，以及当从浇铸口流出的熔体黏着度增大时，即为前部分均匀熔体已较为充分流出，移动所述可移动平台(10)，使得废渣槽(102)置于所述浇铸口(21)位置，盛接含有熔渣的后部分熔体；

(6)后续热处理。

8.根据权利要求7所述的制备颗粒增强铝基复合材料的底部浇铸方法，其特征在于：所述步骤(1)的预处理包括以下步骤：将增强相颗粒酸洗后水洗至中性，然后在温度为100-200℃条件下进行烘干，然后分筛得到增强相颗粒。

9.根据权利要求7所述的制备颗粒增强铝基复合材料的底部浇铸方法，其特征在于：所述步骤(6)后续热处理包括以下步骤：在510-540℃固溶处理6-9h，然后150-170℃时效处理4-7h。