[发明专利]一种金属基纳米颗粒增强复合材料添加装置及其方法

说明书

本发明涉及一种金属基纳米颗粒增强复合材料添加装置和方法，装置包括：电磁振动平台：用于调节不同的电磁振幅和频率；送粉装置：固定设置于所述电磁振动平台上，将所述纳米颗粒送入一雾化罐，在所述电磁振动平台的振动作用及加压气体作用下，所述纳米颗粒产生雾化效应，生成雾化纳米颗粒；旋转喷吹设备：连接所述送粉装置的出口，通过所述旋转喷吹设备在一定的转速下旋转将所述雾化纳米颗粒分散在金属基体溶液中，并在超声作用下，使所述雾化纳米颗粒均匀分散在所述金属基体溶液中。本发明装置保证了纳米颗粒在进入金属熔体前分散性，防止了直接加入熔体的团聚现象，同时保证了纳米颗粒能顺利加入到基体中。

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，特别涉及金属基颗粒增强复合材料添加装置及其制作方法。

背景技术

近年来，随着能源环境问题凸显，工业设计、制造以及应用对金属材料性能的要求越来越高，金属基复合材料，特别是以轻金属为基体的复合材料因其密度低，机械性能优异，还兼具多种功能特性，已成为军事国防、航天航空等高技术领域不可缺少的轻量化结构材料和功能材料，并在交通、电子、能源、环境等国民经济和高新技术领域获得了越来越多的应用。

在颗粒增强金属基复合材料中，纳米颗粒是否均匀分布也是复合材料获得优异力学性能的关键所在。但是由于纳米纳米颗粒的比表面积大、表面能比较高等原因容易团聚，最直接的影响是团聚后的纳米级增强体颗粒的“聚集体”尺寸大，失去了纳米颗粒的增强效果。同时，团聚后的纳米纳米颗粒会造成基体与增强体颗粒之间的润湿变差，导致界面结合能力变差，最终在力学实验时导致复合材料失效，性能下降。因此，获得均匀分布的纳米颗粒对金属基复合材料力学性能的提升是至关重要的。

然而，由于各种与轻合金基体性质差异较大的增强体的引入，导致了轻金属基复合材料塑韧性差、制备过程难以控制、大批量制备等一系列问题。现阶段铸造熔体只在10Kg级通过超声设备进行了相关工艺试验，无相关大量新型铸造添加方式。也有通过粉末冶金的方式烧结，但其成本高，效率低。因此，轻金属基复合材料研究的主要目标是实现大批量合金液基体中添加增强颗粒。

因此，为解决上述现有技术中存在的问题，本发明在轻金属基复合材料加入方式、添加设备的创新。引入高性能纳米增强体，利用轻金属基复合材料中增强体、基体的纳米尺寸效应，以及设计多峰分布、层状、网状等有序的复合构型等方式在轻金属基复合材料中起到了良好的综合性能强化效果。

发明内容

本发明针对上述现有技术中的纳米纳米颗粒容易团聚，并最直接的影响是团聚后的纳米级增强体颗粒的“聚集体”尺寸大，失去了纳米颗粒的增强效果的技术问题，提出一种金属基纳米颗粒增强复合材料添加装置。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供一种金属基纳米颗粒增强复合材料添加装置，包括：

电磁振动平台：用于调节不同的电磁振幅和频率；

送粉装置：固定设置于电磁振动平台上，将纳米颗粒送入一雾化罐，在电磁振动平台的振动作用及加压气体作用下，纳米颗粒产生雾化效应，生成雾化纳米颗粒；

旋转喷吹设备：连接送粉装置的出口，通过旋转喷吹设备在一定的转速下旋转将雾化纳米颗粒分散在金属基体溶液中，并在超声作用下，使雾化纳米颗粒均匀分散在金属基体溶液中。

优选的，上述金属基纳米颗粒增强复合材料添加装置，还包括：

主体支撑架：固定设置于电磁振动平台上，送粉装置固定设置于主体支撑架内；

干燥过滤器：干燥过滤器的一端通过高压气管与送粉装置进气管连接，干燥过滤器的另一端通过气体流量计与一进气瓶气口连接；

坩埚：旋转喷吹设备设置于坩埚内部，坩埚用于存放金属基体溶液。

优选的，上述送粉装置包括：