一種半固態(tài)制備金屬基陶瓷復(fù)合材料裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種半固態(tài)制備金屬基陶瓷復(fù)合材料裝置，屬于金屬基復(fù)合材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技日新月異的發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，在水泥、礦山、冶金等各種行業(yè)中，材料的磨損越來(lái)越嚴(yán)重，而傳統(tǒng)的鋼鐵耐磨材料已經(jīng)無(wú)法滿足設(shè)備的需求。為了解決現(xiàn)實(shí)所面臨的問(wèn)題，一種新型的陶瓷顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料隨之產(chǎn)生。陶瓷金屬基復(fù)合材料兼具陶瓷顆粒高模量、高比強(qiáng)度、高耐磨性和高熱穩(wěn)定性的特點(diǎn)，以及金屬材料良好的韌性、抗沖擊能力。然而目前國(guó)內(nèi)仍然無(wú)法很好的掌握金屬基陶瓷復(fù)合材料，其主要面臨的問(wèn)題是無(wú)法很好解決金屬與陶瓷顆粒間的結(jié)合問(wèn)題，特別是工藝方法不對(duì)，產(chǎn)生的效果是非常不理想。
[0003]中國(guó)實(shí)用新型專利CN103862005A公開(kāi)了一種制備金屬基復(fù)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(mén)開(kāi)關(guān)、出料通道、旋轉(zhuǎn)裝置、裝置支撐結(jié)構(gòu)、材料收集容器、傳動(dòng)裝置、裝置外殼、側(cè)壁筋、底部筋、馬達(dá)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(jìn)行熔化，并保溫至金屬材料完全融化，然后對(duì)熔煉容器進(jìn)行降溫處理，至溫度達(dá)到金屬材料的半固態(tài)溫度后，將增強(qiáng)材料放入容器中，啟動(dòng)超聲裝置，開(kāi)動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)裝置，通過(guò)無(wú)級(jí)變速控制整個(gè)材料制備室沿順時(shí)針和逆時(shí)針依次交替轉(zhuǎn)動(dòng)10~30分鐘，然后停止馬達(dá)，開(kāi)啟閥門(mén)開(kāi)關(guān)，沿著出料通道流出的產(chǎn)物通過(guò)容器進(jìn)行接收，所得物質(zhì)即為金屬基復(fù)合材料。其主要問(wèn)題是對(duì)于整個(gè)裝有金屬液體的熔煉裝置進(jìn)行旋轉(zhuǎn)不僅對(duì)設(shè)備要求很高，具有一定危險(xiǎn)性，而且一次性熔煉量受限制；更為主要問(wèn)題是此設(shè)備雖然可以制備鈦基、鎂基等復(fù)合材料，卻在金屬基陶瓷復(fù)合材料制備中，受到很大應(yīng)用制約，不能應(yīng)用金屬基陶瓷復(fù)合材料的制備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，提供一種半固態(tài)制備金屬基陶瓷復(fù)合材料裝置，該裝置包括保溫裝置27、電動(dòng)機(jī)7、顆粒加熱裝置26、澆注裝置、熱電偶1、套筒I 14、冷卻盤(pán)管25;保溫裝置27固定在套筒I 14上并通過(guò)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(shè)置在套筒I 14內(nèi)，冷卻盤(pán)管25的進(jìn)水口 15和出水口 16設(shè)置在套筒I 14上，冷卻盤(pán)管25設(shè)置在澆注裝置內(nèi)，熱電偶I設(shè)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(shè)置在內(nèi)筒
I2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(shè)置有絕熱板23，2個(gè)以上的電磁攪拌器5均勻設(shè)置在套筒II 6內(nèi)，電磁攪拌器5由金屬芯28和導(dǎo)線29組成，導(dǎo)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(shè)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(dòng)軸24，刮板10固定在轉(zhuǎn)動(dòng)軸24上，轉(zhuǎn)動(dòng)軸24與電動(dòng)機(jī)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(shè)置在模具12上方，回收槽19安裝在套筒IV13下方，冷卻盤(pán)管25緊貼在多孔耐熱陶瓷板18下方，套筒IV13下部開(kāi)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(shí)際情況進(jìn)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(jìn)行選擇，允許大部分顆粒通過(guò)。
[0009]所述內(nèi)襯陶瓷管道20上設(shè)置有閥門(mén)21。
[0010]金屬液流經(jīng)內(nèi)襯陶瓷管道相當(dāng)于傾斜冷卻斜板作用，細(xì)化組織。
[0011]本實(shí)用新型裝置使用時(shí)，通過(guò)如下步驟:
[0012]1、向顆粒加熱裝置26中加入計(jì)算好的陶瓷顆粒，對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱處理，使其溫度達(dá)到所需溫度；
[0013]2、在內(nèi)筒I 2表面涂層涂料，啟動(dòng)加熱元件I 4對(duì)內(nèi)筒I 2進(jìn)行預(yù)熱，將熔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(dāng)溫度太低可以通過(guò)加熱元件I 4進(jìn)行加熱，溫度太高可以通過(guò)冷卻元件3進(jìn)行冷卻，溫度可由熱電偶I測(cè)出的數(shù)據(jù)來(lái)確定，使金屬溶液在理想溫度范圍內(nèi)，然后啟動(dòng)電磁攪拌器5，不斷細(xì)化金屬組織；
[0014]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(dòng)可變速的電動(dòng)機(jī)7，打開(kāi)顆粒加熱裝置26開(kāi)關(guān)，電動(dòng)機(jī)7啟動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸24旋轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)刮板10做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，刮板10不斷推刮顆粒，使顆粒下落過(guò)程中能均勻分布在篩網(wǎng)11上，顆粒通過(guò)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^(guò)多孔耐熱陶瓷板18掉入下面的回收槽19中；
[0015]4、同時(shí)打開(kāi)內(nèi)襯陶瓷管道20上的閥門(mén)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(shí)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(gè)區(qū)域，澆注完后通過(guò)冷卻盤(pán)管25對(duì)模具12進(jìn)行冷卻，模具12熱量也可通過(guò)散熱排氣孔17進(jìn)行散熱。
[0016]5、待溫度降到一定溫度時(shí)，便可以取出模具進(jìn)行拆模。
[0017]本實(shí)用新型的突出特點(diǎn)及顯著效果:
[0018]1、本實(shí)用新型通過(guò)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(fù)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；
[0019]2、本實(shí)用新型通過(guò)顆粒加熱裝置26將要用于復(fù)合的陶瓷顆粒進(jìn)行預(yù)熱處理，是其在澆注過(guò)程中，不因?yàn)轭w粒溫度過(guò)低，導(dǎo)致金屬液體與陶瓷接觸時(shí)，產(chǎn)生激冷現(xiàn)象，使兩種材料達(dá)不到復(fù)合要求等問(wèn)題；
[0020]3、本實(shí)用新型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(fù)合，解決了傳統(tǒng)生產(chǎn)復(fù)合材料周期長(zhǎng)，生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜的問(wèn)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(shuō)明】
[0021]圖1是本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本實(shí)用新型中保溫裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是本實(shí)用新型中電磁攪拌器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4是本實(shí)用新型中冷卻盤(pán)管的布置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5是本實(shí)用新型中顆粒加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]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(dòng)機(jī)；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(jìn)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(mén)；22_套筒III ;23_絕熱板；24_轉(zhuǎn)動(dòng)軸；25_冷卻盤(pán)管；26_顆粒加熱裝置，27-保溫裝置；28_金屬芯；29_導(dǎo)線。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型保護(hù)范圍不局限于所述內(nèi)容。
[0028]實(shí)施例1:本半固態(tài)制備金屬基陶瓷復(fù)合材料裝置包括保溫裝置27、電動(dòng)機(jī)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(pán)管25 ;保溫裝置27固定在套筒I 14上并通過(guò)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(shè)置在套筒I 14內(nèi)，冷卻盤(pán)管25的進(jìn)水口 15和出水口 16設(shè)置在套筒I 14上，冷卻盤(pán)管25設(shè)置在澆注裝置內(nèi)，熱電偶I設(shè)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(shè)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(shè)置有絕熱板23，4個(gè)電磁攪拌器5均勻設(shè)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)