[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

说明书

本发明涉及一种制备颗粒增强铝基复合材料的底部浇铸装置及方法，该种制备颗粒增强铝基复合材料的底部浇铸装置，包括浇铸口，与浇铸口可更换地安设有浇铸头，浇铸头包括安装段、碎裂段；炉体内设有用于打碎碎裂段的冲击装置；炉体的底部设有可移动平台，可移动平台上设有模具以及废渣槽；利用可移动平台，废渣槽用于盛接打碎的碎裂段以及含有熔渣的后部分熔体，模具用于盛接从浇铸头流出的前部分均匀熔体；可移动平台与模具底部对应的位置上设有冷却系统。对应的底部浇铸方法包括预处理、熔化、增强相颗粒的加入、复合材料熔体的颗粒均匀化、底部浇铸、后续热处理。上述装置和方法的配合提高复合材料铸造性能、提高生产效率。

技术领域

本发明涉及铝基复合材料的制备，尤其涉及一种制备颗粒增强铝基复合材料的底部浇铸装置及方法。

背景技术

铝基复合材料因其高比强度、比刚度、耐磨性、低热膨胀系数以及良好的导热和尺寸稳定性等优异的性能，成为近年来发展的热点。其中以SiC为代表的颗粒增强铝基复合材料，使得低成本的铝基复合材料可通过颗粒含量、尺寸等实现性能的优化，已在航空航天、电子封装、汽车制造和高速列车等领域不断实现突破。

现在制备铝基复合材料的主要的工艺有搅拌铸造、粉末冶金和压力浸渗等。其中搅拌铸造法是将基体金属熔化后，通过机械或者电磁搅拌形成涡流，同时加入的增强相颗粒通过涡流的作用下被卷入熔融金属中，得到均匀分布的熔体，在一定条件下浇铸得到复合材料。与粉末冶金和压力浸渗比，该方法所需的设备及工艺简单、生产效率高、成本低且能大批量生产形状复杂的构件，是实现工业大规模生产最有潜力的工艺之一。

现有技术中的搅拌铸造所使用的铸造工艺包括重力铸造、以及反重力铸造方法吸铸、差压铸造等，并且目前来说采用反重力铸造的方式制备的复合材料性能更佳，但是反重力铸造方法对设备的要求较高、成本较高、生产效率较低，不利于大规模工业生产，因此，需要一种能够提高复合材料铸造性能、提高生产效率的重力铸造装置以及方法。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状提供一种提高复合材料铸造性能、提高生产效率的制备颗粒增强铝基复合材料的底部浇铸装置。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状提供一种使用前述装置提高增强相与铝熔体的润湿性、以及增强相颗粒在铝熔体中的分散均匀性、提高复合材料铸造性能、提高生产效率的制备颗粒增强铝基复合材料的底部浇铸方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该种制备颗粒增强铝基复合材料的底部浇铸装置，包括炉体，所述炉体内设置有熔炼容器，所述熔炼容器的底部为具有熔体流道的浇铸口；与所述熔炼容器配合设有二次加料装置、加热控温装置、搅拌装置；与所述浇铸口可更换地安设有浇铸头，所述浇铸头包括用于与所述熔体流道配合的安装段、以及易碎的碎裂段；所述炉体内设有用于打碎所述碎裂段的冲击装置；所述炉体的底部设有可移动平台，所述可移动平台上设有模具以及废渣槽；所述可移动平台位于第一位置时，所述废渣槽用于盛接打碎的所述碎裂段，所述模具用于盛接从所述浇铸头流出的前部分均匀熔体，所述可移动平台位于第二位置时，所述废渣槽用于盛接含有熔渣的后部分熔体；所述可移动平台与所述模具底部对应的位置上设有冷却系统。

为了更好地保温优选的，所述熔炼容器为石墨坩埚。

为了便于更换拆卸浇铸头，所述浇铸头的所述安装段为外螺纹段，从而与所述熔体流道对应的内螺纹配合连接。该种结构的浇铸头，每次浇铸前更换一个新的浇铸头即可。

为了保证熔炼时的封闭性以及熔体流出时不发生堵塞优选的，所述浇铸头的浇铸口径与所述熔炼容器的直径比为1:5～1:15。

所述浇铸头的安装段、碎裂段可以采用不同的材料制成，也可以采用相同的材料制成，为了降低成本，所述浇铸头采用石墨制成，且所述安装段的壁厚大于所述碎裂段的壁厚。选用该种材料大批量生产该种浇铸头成本很低，且通过壁厚的不同实现了安装段、碎裂段不同功能的实现，结构简单、效果良好。