一種半固態(tài)制備金屬基陶瓷復合材料裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半固態(tài)制備金屬基陶瓷復合材料裝置，屬于金屬基復合材料領域。
【背景技術】
[0002]隨著科技日新月異的發(fā)展，工業(yè)化進程的不斷推進，在水泥、礦山、冶金等各種行業(yè)中，材料的磨損越來越嚴重，而傳統(tǒng)的鋼鐵耐磨材料已經(jīng)無法滿足設備的需求。為了解決現(xiàn)實所面臨的問題，一種新型的陶瓷顆粒增強金屬基復合材料隨之產(chǎn)生。陶瓷金屬基復合材料兼具陶瓷顆粒高模量、高比強度、高耐磨性和高熱穩(wěn)定性的特點，以及金屬材料良好的韌性、抗沖擊能力。然而目前國內(nèi)仍然無法很好的掌握金屬基陶瓷復合材料，其主要面臨的問題是無法很好解決金屬與陶瓷顆粒間的結合問題，特別是工藝方法不對，產(chǎn)生的效果是非常不理想。
[0003]中國發(fā)明專利CN103862005A公開了一種制備金屬基復合材料或者半固態(tài)漿料的裝置及使用方法。主要包括容器端蓋、加熱元件、熔煉容器、超聲裝置、熱電偶、閥門開關、出料通道、旋轉(zhuǎn)裝置、裝置支撐結構、材料收集容器、傳動裝置、裝置外殼、側壁筋、底部筋、馬達和減速裝置組成。其工作原理是將原料金屬置于熔煉容器中，在加熱部件的作用下進行熔化，并保溫至金屬材料完全融化，然后對熔煉容器進行降溫處理，至溫度達到金屬材料的半固態(tài)溫度后，將增強材料放入容器中，啟動超聲裝置，開動馬達旋轉(zhuǎn)裝置，通過無級變速控制整個材料制備室沿順時針和逆時針依次交替轉(zhuǎn)動10~30分鐘，然后停止馬達，開啟閥門開關，沿著出料通道流出的產(chǎn)物通過容器進行接收，所得物質(zhì)即為金屬基復合材料。其主要問題是對于整個裝有金屬液體的熔煉裝置進行旋轉(zhuǎn)不僅對設備要求很高，具有一定危險性，而且一次性熔煉量受限制；更為主要問題是此設備雖然可以制備鈦基、鎂基等復合材料，卻在金屬基陶瓷復合材料制備中，受到很大應用制約，不能應用金屬基陶瓷復合材料的制備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術中的問題，提供一種半固態(tài)制備金屬基陶瓷復合材料裝置，該裝置包括保溫裝置27、電動機7、顆粒加熱裝置26、澆注裝置、熱電偶1、套筒
I14、冷卻盤管25;保溫裝置27固定在套筒I 14上并通過內(nèi)襯陶瓷管道20與澆注裝置連通，顆粒加熱裝置26固定在套筒I 14上并與澆注裝置連通，澆注裝置設置在套筒I 14內(nèi)，冷卻盤管25的進水口 15和出水口 16設置在套筒I 14上，冷卻盤管25設置在澆注裝置內(nèi)，熱電偶I設置在保溫裝置中；所述保溫裝置27包括內(nèi)筒I 2、冷卻元件3、加熱元件I 4、電磁攪拌器5、套筒II 6、絕熱板23，冷卻元件3、絕熱板23、加熱元件I 4設置在內(nèi)筒I 2和套筒II 6之間，冷卻元件3和加熱元件I 4由上向下間隔環(huán)繞在內(nèi)筒I 2上，冷卻元件3和加熱元件I 4之間設置有絕熱板23，2個以上的電磁攪拌器5均勻設置在套筒II 6內(nèi)，電磁攪拌器5由金屬芯28和導線29組成，導線29纏繞在金屬芯28上；所述顆粒加熱裝置包括內(nèi)筒II 8、加熱元件II 9、套筒11122，加熱元件II 9設置在內(nèi)筒II 8和套筒III22之間；所述澆注裝置包括刮板10、篩網(wǎng)11、模具12、套筒IV13、多孔耐熱陶瓷板18、回收槽19、轉(zhuǎn)動軸24，刮板10固定在轉(zhuǎn)動軸24上，轉(zhuǎn)動軸24與電動機7連接，篩網(wǎng)11固定在套筒IV13內(nèi)并位于刮板10下方，多孔耐熱陶瓷板18固定在套筒IV13內(nèi)并位于篩網(wǎng)11下方，模具12放置在多孔耐熱陶瓷板18上，內(nèi)襯陶瓷管道20的出口設置在模具12上方，回收槽19安裝在套筒IV13下方，冷卻盤管25緊貼在多孔耐熱陶瓷板18下方，套筒IV13下部開有散熱排氣孔17。
[0005]其中所述冷卻元件3為金屬水管，可以根據(jù)生產(chǎn)實際情況進行通水降溫作業(yè)。
[0006]所述加熱元件I 4和加熱元件II 9均為高電阻螺旋電阻絲。
[0007]所述絕熱板23為絕熱陶瓷板。
[0008]所述刮板10上帶有孔，孔徑的大小根據(jù)顆粒的粒徑進行選擇，允許大部分顆粒通過。
[0009]所述內(nèi)襯陶瓷管道20上設置有閥門21。
[0010]金屬液流經(jīng)內(nèi)襯陶瓷管道相當于傾斜冷卻斜板作用，細化組織。
[0011]本發(fā)明裝置使用時，通過如下步驟:
1、向顆粒加熱裝置26中加入計算好的陶瓷顆粒，對其進行預熱處理，使其溫度達到所需溫度；
2、在內(nèi)筒I2表面涂層涂料，啟動加熱元件I 4對內(nèi)筒I 2進行預熱，將恪化好的金屬液高于金屬液相線溫度100度左右出爐，倒入涂有涂料的內(nèi)筒I 2中，待溫度慢慢降低，當溫度太低可以通過加熱元件I 4進行加熱，溫度太高可以通過冷卻元件3進行冷卻，溫度可由熱電偶I測出的數(shù)據(jù)來確定，使金屬溶液在理想溫度范圍內(nèi)，然后啟動電磁攪拌器5，不斷細化金屬組織；
3、根據(jù)產(chǎn)品，將所需模具12放到多孔耐熱陶瓷板18上，啟動可變速的電動機7，打開顆粒加熱裝置26開關，電動機7啟動帶動轉(zhuǎn)動軸24旋轉(zhuǎn)，同時帶動刮板10做旋轉(zhuǎn)運動，刮板10不斷推刮顆粒，使顆粒下落過程中能均勻分布在篩網(wǎng)11上，顆粒通過篩網(wǎng)11上均勻的孔洞填充到模具12的型腔中；多余的顆?？赏ㄟ^多孔耐熱陶瓷板18掉入下面的回收槽19中；
4、同時打開內(nèi)襯陶瓷管道20上的閥門21，金屬液沿著內(nèi)襯陶瓷管道20澆注到模具12的型腔中，實現(xiàn)邊澆注邊加入顆粒，而不至于使顆粒由于金屬液沖擊匯聚在一個區(qū)域，澆注完后通過冷卻盤管25對模具12進行冷卻，模具12熱量也可通過散熱排氣孔17進行散熱。
[0012]5、待溫度降到一定溫度時，便可以取出模具進行拆模。
[0013]本發(fā)明的突出特點及顯著效果:
1、本發(fā)明通過保溫裝置27可以獲得非枝晶半固態(tài)微觀組織，在澆注成型后，可以使金屬陶瓷復合材料的金屬基體韌性提高，且其他各方面組織性能也有很大的提升；
2、本發(fā)明通過顆粒加熱裝置26將要用于復合的陶瓷顆粒進行預熱處理，是其在澆注過程中，不因為顆粒溫度過低，導致金屬液體與陶瓷接觸時，產(chǎn)生激冷現(xiàn)象，使兩種材料達不到復合要求等問題；
3、本發(fā)明不僅可以滿足各種形狀模具型腔的陶瓷顆粒的填充及金屬陶瓷的復合，解決了傳統(tǒng)生產(chǎn)復合材料周期長，生產(chǎn)過程復雜的問題，提高了生產(chǎn)效率，而且回收槽19提高了顆粒的回收利用效率，節(jié)約成本。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明裝置結構示意圖；
圖2是本發(fā)明中保溫裝置結構示意圖；
圖3是本發(fā)明中電磁攪拌器結構示意圖；
圖4是本發(fā)明中冷卻盤管的布置結構示意圖；
圖5是本發(fā)明中顆粒加熱裝置的結構示意圖；
圖中:1-熱電偶；2-內(nèi)筒I ;3_冷卻元件；4_加熱元件I ;5-電磁攪拌器；6_套筒II ;7-電動機；8_內(nèi)筒II ;9_加熱兀件II ;10_刮板；11_篩網(wǎng)；12_模具；13_套筒IV ;14_套筒
I; 15-進水口 ；16_出水口 ； 17-散熱排氣孔；18-多孔耐熱陶瓷板；19_回收槽；20_內(nèi)襯陶瓷管道；21_閥門；22_套筒III ;23_絕熱板；24_轉(zhuǎn)動軸；25_冷卻盤管；26_顆粒加熱裝置，27-保溫裝置；28_金屬芯；29_導線。
【具體實施方式】
[0015]下面通過實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明，但本發(fā)明保護范圍不局限于所述內(nèi)容。
[0016]實施例1:本半固態(tài)制備金屬基陶瓷復合材料裝置包括保溫裝置27、電動機7、顆粒加熱裝置26、澆注裝置、熱電偶1、套筒I 14、不銹鋼的冷卻盤管25 ;保溫裝置27固定在套筒I 14上并通過內(nèi)襯陶瓷管道20與澆注裝置連通，顆粒加熱裝置26固定在套筒I 14上并與澆注裝置連通，澆注裝置設置在套筒I 14內(nèi)，冷卻盤管25的進水口 15和出水口 16設置在套筒I 14上，冷卻盤管25設置在澆注裝置內(nèi)，熱電偶I設置在保溫裝置中；所述保溫裝置27包括內(nèi)筒I 2、冷卻元件3、加熱元件I 4、電磁攪拌器5、套筒II 6、絕熱板23，冷卻元件3、絕熱板23、加熱元件I 4設置在內(nèi)筒I 2和套筒II 6之間，冷卻元件3和加熱元件I 4由上向下間隔環(huán)繞在內(nèi)筒I 2上，冷卻元件3和加熱元件I 4之間設置有絕熱板23，4個電磁攪拌器5均勻設置在套筒II 6內(nèi)，電磁攪拌器5由鐵芯28和銅線29組成，銅線29纏繞在鐵芯28上；所述顆粒加熱裝置包括內(nèi)筒II 8、加熱