一種陶瓷-金屬復(fù)合材料制備裝置和制備陶瓷-金屬復(fù)合材料方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種陶瓷-金屬復(fù)合材料制備裝置和制備陶瓷-金屬復(fù)合材料方法，屬于金屬基復(fù)合材料【技術(shù)領(lǐng)域】。該裝置包括支架、金屬鑄型、陶瓷顆粒調(diào)整裝置、金屬液噴出裝置和冷卻水循環(huán)裝置，所述陶瓷顆粒調(diào)整裝置包括陶瓷顆粒特定區(qū)域通道、過料板、刮料板和入料缸體，金屬液噴出裝置位于金屬鑄型上。該方法為金屬液噴出裝置將金屬液以霧滴狀噴出到金屬鑄型中，陶瓷顆粒從陶瓷顆粒調(diào)整裝置中的陶瓷顆粒特定區(qū)域通道落入到金屬鑄型中，通過調(diào)整陶瓷顆粒特定區(qū)域的形狀制備不同形狀的陶瓷-金屬復(fù)合材料。該裝置與方法與傳統(tǒng)的相比，能夠制備得到各種體積分?jǐn)?shù)、分布區(qū)域、形狀的陶瓷-金屬復(fù)合材料，適用范圍廣。
【專利說明】一種陶瓷-金屬復(fù)合材料制備裝置和制備陶瓷-金屬復(fù)合材料方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種陶瓷-金屬復(fù)合材料制備裝置和制備陶瓷-金屬復(fù)合材料方法，屬于金屬基復(fù)合材料【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]陶瓷-金屬復(fù)合材料突破了傳統(tǒng)耐磨金屬耐磨性、制造成本的限制，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，正在逐步替代傳統(tǒng)的耐磨金屬材料，如高錳鋼，高鉻鑄鐵等。適用于水泥、礦山、冶金、電站或各種類似的行業(yè)，整體表層復(fù)合材料復(fù)合層的強(qiáng)度低，使其應(yīng)用受到限制，而陶瓷顆粒區(qū)域分布不但可以對(duì)主要耐磨部位起到增強(qiáng)耐磨性的作用，還能受到?jīng)]有陶瓷顆粒區(qū)域韌性基體金屬的支撐作用，使得復(fù)合材料真正兼具耐磨性和韌性。陶瓷顆粒體積分?jǐn)?shù)及其分布結(jié)構(gòu)對(duì)陶瓷-金屬復(fù)合材料的影響很大，制備出各種體積分?jǐn)?shù)及分布結(jié)構(gòu)的陶瓷-金屬復(fù)合材料，以滿足不同的工況要求，具有重要應(yīng)用意義。
[0003]中國(guó)發(fā)明專利⑶101602093八公開了一種制備顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的設(shè)備，主要包括保溫槽，在保溫槽內(nèi)設(shè)置收集坩堝，坩堝內(nèi)裝有一副由相配合的動(dòng)盤和定盤組成的磨盤，定盤固定在收集坩堝內(nèi)，盤的中部設(shè)有一連桿，連桿的一段接攪拌器，連桿中部連接動(dòng)盤，定盤中設(shè)有一個(gè)熔化基材的加料口和一個(gè)增強(qiáng)加料口，設(shè)備底部有出料口和導(dǎo)料管，但存在的主要問題有:由于陶瓷顆粒與金屬液比重相差很大，該裝置通過加入將陶瓷顆粒加入金屬液攪拌不可能使均勻分布于金屬液中，且攪拌過程中容易引入氣體旋渦，弓丨起鑄造缺陷，并且此裝置只適合于制備整體均分布的復(fù)合材料，而不能制備特定區(qū)域分布陶瓷顆粒的復(fù)合材料，此外攪拌器在高溫金屬液中容易受到熱蝕，使用壽命短。中國(guó)發(fā)明專利⑶2285300丫公布了一種液態(tài)攪拌陶瓷增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料制備裝置，其主要有機(jī)械攪拌和熔爐部分組成，在惰性氣體的保護(hù)下，機(jī)械攪拌器高速合金熔液的同時(shí)，加入增強(qiáng)物，攪拌充分后，成型得到增強(qiáng)物分布均勻的金屬基復(fù)合材料。但存在的主要問題有:在該裝置機(jī)械攪拌下，陶瓷增強(qiáng)物容易聚團(tuán)、離心于邊緣部位，使陶瓷增強(qiáng)物分布極不均勻，且陶瓷增強(qiáng)物的比重與合金熔液相差很大，陶瓷增強(qiáng)物會(huì)整體上浮，使陶瓷增強(qiáng)物集中于上部，且該裝置制備出復(fù)合材料只適合與整層復(fù)合材料，應(yīng)用范圍受到限制。中國(guó)發(fā)明專利⑶103862005八公布了一種金屬基復(fù)合材料或者半固態(tài)漿料的裝置及其使用方法，其裝置主要由容器端蓋、加熱元件、熔煉容器、超聲裝置、熱電偶、閥門開關(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。其主要方法是通過將金屬加熱熔化至半固態(tài)區(qū)間，后加入增強(qiáng)材料，再旋轉(zhuǎn)容器使金屬漿料與增強(qiáng)材料混合均勻后凝固成金屬基復(fù)合材料，由于半固態(tài)條件下，金屬液呈粘稠的糊狀，能夠?qū)⒃鰪?qiáng)材料較為均勻分布于金屬漿料中，但存在的主要問題有:方法通過旋轉(zhuǎn)集料容器不能充分保證增強(qiáng)材料完全均勻分布于金屬漿料中。且只適合制備均勻分布的陶瓷-金屬復(fù)合材料。
[0004]綜上所述，當(dāng)前制備陶瓷-金屬復(fù)合材料裝置的主要缺點(diǎn)有；陶瓷顆粒在金屬液中容易分布不均；僅局限于制備整層復(fù)合的陶瓷-金屬復(fù)合材料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及不足，本發(fā)明提供一種陶瓷-金屬復(fù)合材料制備裝置和制備陶瓷-金屬復(fù)合材料方法。該裝置與方法與傳統(tǒng)的相比，能夠制備得到各種體積分?jǐn)?shù)、分布區(qū)域、形狀的陶瓷-金屬復(fù)合材料，適用范圍廣，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0006]一種陶瓷-金屬復(fù)合材料制備裝置，包括支架1、金屬鑄型8、陶瓷顆粒調(diào)整裝置、金屬液噴出裝置和冷卻水循環(huán)裝置，所述陶瓷顆粒調(diào)整裝置包括陶瓷顆粒特定區(qū)域通道9、二級(jí)過料板10、刮料板I 11、一級(jí)過料板12、刮料板II 13、入料缸體14、陶瓷顆粒入料口15、傳動(dòng)軸16和可調(diào)速電機(jī)17，金屬液噴出裝置包括金屬液澆鑄口 2、高壓氣體入口 3、高壓泵4和噴嘴5，冷卻水循環(huán)裝置包括冷卻水出口 6、冷卻水入口 7和冷卻水管，入料缸體14固定在支架I上，入料缸體14底部開口連接金屬鑄型8，金屬鑄型8 一側(cè)頂部設(shè)有金屬液澆鑄口 2和高壓氣體入口 3，金屬液澆鑄口 2與高壓泵4連接，高壓泵4上附帶的噴嘴5固定在金屬鑄型8上，金屬鑄型8表面設(shè)有冷卻水管，冷卻水管上分別設(shè)有冷卻水出口 6、冷卻水入口 7，可調(diào)速電機(jī)17位于支架I上，可調(diào)速電機(jī)17下端位于入料缸體14內(nèi)部，可調(diào)速電機(jī)17下端從上至下依次設(shè)有一級(jí)過料板12和二級(jí)過料板10同時(shí)一級(jí)過料板12和二級(jí)過料板10固定在料缸體14內(nèi)部的卡位臺(tái)階上，二級(jí)過料板10上設(shè)有陶瓷顆粒特定區(qū)域通道9，一級(jí)過料板12上設(shè)有刮料板II 13，二級(jí)過料板10上設(shè)有刮料板I 11。
[0007]所述一級(jí)過料板12帶的孔均勻分布，孔的形狀、尺寸及數(shù)量可根據(jù)所選用陶瓷顆粒的具體形狀、尺寸及所要制備的復(fù)合材料陶瓷顆粒體積分?jǐn)?shù)選擇，孔直徑要比陶瓷顆粒的最大直徑大10mm。
[0008]所述二級(jí)過料板10上設(shè)有陶瓷顆粒特定區(qū)域通道9形狀為圓形、方形或多邊形，通道具體尺寸與所設(shè)計(jì)復(fù)合材料復(fù)合區(qū)尺寸一致。
[0009]所述一級(jí)過料板12或二級(jí)過料板10數(shù)量各為2?10個(gè)，對(duì)稱分布于傳動(dòng)軸16上，調(diào)節(jié)傳動(dòng)軸16轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)刮料板可調(diào)節(jié)陶瓷顆粒落下量，進(jìn)而調(diào)節(jié)復(fù)合區(qū)陶瓷顆粒體積分?jǐn)?shù)。
[0010]所述噴嘴5數(shù)量為2?8個(gè)，均勻分布于金屬鑄型8鑄型腔內(nèi)。
[0011]一種使用陶瓷-金屬復(fù)合材料制備裝置的制備陶瓷-金屬復(fù)合材料方法，其具體步驟如下:
步驟1、首先將金屬液從金屬液澆鑄口 2注入高壓泵4后，封閉金屬液澆鑄口 2 ；
步驟2、調(diào)整可調(diào)速電機(jī)17轉(zhuǎn)速，通過傳動(dòng)軸16帶動(dòng)刮料板I 11、刮料板II 13轉(zhuǎn)動(dòng)，從冷取水入口 7注入冷卻水，從冷卻水出口 6排出；
步驟3、從高壓氣體入口 3通入高壓氣體使噴嘴5中的金屬液從多方位以霧滴狀噴出，同時(shí)從陶瓷顆粒入料口 15輸送陶瓷顆粒進(jìn)入入料缸體14，然后刮料板I 11使陶瓷顆粒均勻從一級(jí)過料板12落至二級(jí)過料板10，再經(jīng)二級(jí)過料板10上陶瓷顆粒特定區(qū)域通道9落入金屬鑄型8中，陶瓷顆粒與落入金屬鑄型8的金屬液滴快速凝固，形成陶瓷-金屬復(fù)合材料。
[0012]所述陶瓷顆粒特定區(qū)域通道9形狀為圓形、方形或多邊形，因此能制備得到蜂窩狀、梅花樁狀、間隔層狀、梯度分布的陶瓷-金屬復(fù)合材料。
[0013]上述高壓泵4能夠承受至少15001溫度、至少30腿^的壓力，高壓氣體入口 3通入的氣體為二氧化碳、氮?dú)饣驓鍤獾榷栊詺怏w。
[0014]上述噴嘴5的材料可為耐高溫陶瓷或鐵基、鈷基、鎳基耐高溫合金等材料。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明通過改變二級(jí)過料板上的陶瓷顆粒特定區(qū)域通道、一級(jí)過料板孔的數(shù)量和傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速，與傳統(tǒng)陶瓷顆粒均勻分布復(fù)合材料制備裝置和方法相比，本發(fā)明能夠制備出各種體積分?jǐn)?shù)、分布區(qū)域、形狀的陶瓷-金屬復(fù)合材料，適用范圍廣；
2、本發(fā)明設(shè)有快速凝固裝置，通過使用冷卻水，將高壓噴射出的金屬液滴與陶瓷顆粒以一定比例進(jìn)入金屬鑄型后快速固定，避免了攪拌法制備陶瓷-金屬復(fù)合材料陶瓷顆粒分布不均勻，攪拌棒使用壽命短的缺點(diǎn)。
[0016]3、在快速冷卻作用下，本發(fā)明最終所獲金屬基體的晶粒得到細(xì)化，有效提升了基體金屬的性能，進(jìn)而提高了陶瓷-金屬復(fù)合材料的綜合性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的蜂窩狀陶瓷-金屬復(fù)合材料示意圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例2制備得到的間隔層狀蜂窩狀陶瓷-金屬復(fù)合材料示意圖；
圖4是本發(fā)明實(shí)施例3制備得到的梅花樁狀蜂窩狀陶瓷-金屬復(fù)合材料示意圖。
[0018]圖中:1-支架，2-金屬液澆鑄口，3-高壓氣體入口，4-高壓泵，5-噴嘴，6-冷卻水出口，7-冷卻水入口，8-金屬鑄型，9-陶瓷顆粒特定區(qū)域通道，10- 二級(jí)過料板，11-刮料板I，12- 一級(jí)過料板，13-刮料板II，14-入料缸體，15-陶瓷顆粒入料口，16-傳動(dòng)軸，17-可調(diào)速電機(jī)。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0020]實(shí)施例1
如圖1所示，該陶瓷-金屬復(fù)合材料制備裝置，包括支架1、金屬鑄型8、陶瓷顆粒調(diào)整裝置、金屬液噴出裝置和冷卻水循環(huán)裝置，所述陶瓷顆粒調(diào)整裝置包括陶瓷顆粒特定區(qū)域通道9、二級(jí)過料板10、刮料板I 11、一級(jí)過料板12、刮料板II 13、入料缸體14、陶瓷顆粒入料口 15、傳動(dòng)軸16和可調(diào)速電機(jī)17，金屬液噴出裝置包括金屬液澆鑄口 2、高壓氣體入口
3、高壓泵4和噴嘴5，冷卻水循環(huán)裝置包括冷卻水出口 6、冷卻水入口 7和冷卻水管，入料缸體14固定在支架1上，入料缸體14底部開口連接金屬鑄型8，金屬鑄型8 一側(cè)頂部設(shè)有金屬液澆鑄口 2和高壓氣體入口 3，金屬液澆鑄口 2與高壓泵4連接，高壓泵4上附帶的噴嘴5固定在金屬鑄型8上，金屬鑄型8表面設(shè)有冷卻水管，冷卻水管上分別設(shè)有冷卻水出口 6、冷卻水入口 7，可調(diào)速電機(jī)17位于支架1上，可調(diào)速電機(jī)17下端位于入料缸體14內(nèi)部，可調(diào)速電機(jī)17下端從上至下依次設(shè)有一級(jí)過料板12和二級(jí)過料板10同時(shí)一級(jí)過料板12和二級(jí)過料板10固定在料缸體14內(nèi)部的卡位臺(tái)階上，二級(jí)過料板10上設(shè)有陶瓷顆粒特定區(qū)域通道9，一級(jí)過料板12上設(shè)有刮料板II 13，二級(jí)過料板10上設(shè)有刮料板111。
[0021]其中一級(jí)過料板12帶的孔孔徑為4mm，孔的間距為8mm ;二級(jí)過料板10上圓形阻料部位直徑為10mm，間距為20mm，圓形阻料部位之間的間隙為陶瓷顆粒通道9 ;一級(jí)過料板12或二級(jí)過料板10數(shù)量各為2個(gè),對(duì)稱分布于傳動(dòng)軸16上,調(diào)節(jié)傳動(dòng)軸16轉(zhuǎn)速,帶動(dòng)刮料板可調(diào)節(jié)陶瓷顆粒落下量，進(jìn)而調(diào)節(jié)復(fù)合區(qū)陶瓷顆粒體積分?jǐn)?shù)；噴嘴5數(shù)量為2個(gè)，均勻分布于金屬鑄型8鑄型腔內(nèi)。
[0022]該使用陶瓷-金屬復(fù)合材料制備裝置的制備陶瓷-金屬復(fù)合材料方法，其具體步驟如下:
步驟1、首先將1600°C將高鉻鑄鐵金屬液從金屬液澆鑄口 2注入高壓泵4后，封閉金屬液澆鑄口 2 ；
步驟2、調(diào)整可調(diào)速電機(jī)17轉(zhuǎn)速，通過傳動(dòng)軸16以每分鐘70轉(zhuǎn)的速率帶動(dòng)刮料板I 11、刮料板II 13轉(zhuǎn)動(dòng)，從冷取水入口 7注入冷卻水，從冷卻水出口 6排出；
步驟3、從高壓氣體入口 3通入高壓氬氣使噴嘴5中的金屬液從多方位以霧滴狀噴出，同時(shí)從陶瓷顆粒入料口 15輸送粒徑為2mm的鋯剛玉陶瓷顆粒進(jìn)入入料缸體14，然后刮料板I 11使陶瓷顆粒均勻從一級(jí)過料板12落至二級(jí)過料板10，再經(jīng)二級(jí)過料板10上陶瓷顆粒特定區(qū)域通道9落入金屬鑄型8中，陶瓷顆粒與落入金屬鑄型8的金屬液滴快速凝固，形成陶瓷-金屬復(fù)合材料。
[0023]最終制備得到蜂窩狀陶瓷-金屬復(fù)合材料，如圖2所示。
[0024]上述高壓泵4能夠承受至少1500°C溫度、至少30MPa的壓力，噴嘴5的材料可為耐高溫陶瓷。
[0025]實(shí)施例2
如圖1所示，該陶瓷-金屬復(fù)合材料制備裝置，包括支架1、金屬鑄型8、陶瓷顆粒調(diào)整裝置、金屬液噴出裝置和冷卻水循環(huán)裝置，所述陶瓷顆粒調(diào)整裝置包括陶瓷顆粒特定區(qū)域通道9、二級(jí)過料板10、刮料板I 11、一級(jí)過料板12、刮料板II 13、入料缸體14、陶瓷顆粒入料口 15、傳動(dòng)軸16和可調(diào)速電機(jī)17，金屬液噴出裝置包括金屬液澆鑄口 2、高壓氣體入口3、高壓泵4和噴嘴5，冷卻水循環(huán)裝置包括冷卻水出口 6、冷卻水入口 7和冷卻水管，入料缸體14固定在支架I上，入料缸體14底部開口連接金屬鑄型8，金屬鑄型8 —側(cè)頂部設(shè)有金屬液澆鑄口 2和高壓氣體入口 3，金屬液澆鑄口 2與高壓泵4連接，高壓泵4上附帶的噴嘴5固定在金屬鑄型8上，金屬鑄型8表面設(shè)有冷卻水管，冷卻水管上分別設(shè)有冷卻水出口 6、冷卻水入口 7，可調(diào)速電機(jī)17位于支架I上，可調(diào)速電機(jī)17下端位于入料缸體14內(nèi)部，可調(diào)速電機(jī)17下端從上至下依次設(shè)有一級(jí)過料板12和二級(jí)過料板10同時(shí)一級(jí)過料板12和二級(jí)過料板10固定在料缸體14內(nèi)部的卡位臺(tái)階上，二級(jí)過料板10上設(shè)有陶瓷顆粒特定區(qū)域通道9，一級(jí)過料板12上設(shè)有刮料板II 13，二級(jí)過料板10上設(shè)有刮料板I 11。
[0026]其中一級(jí)過料板12帶孔徑為2mm，孔的間距為4mm ;二級(jí)過料板10上設(shè)有陶瓷顆粒特定區(qū)域通道9形狀為正方形，正方形孔與孔的相鄰邊間距為20mm ;—級(jí)過料板12或二級(jí)過料板10數(shù)量各為10個(gè)，對(duì)稱分布于傳動(dòng)軸16上,調(diào)節(jié)傳動(dòng)軸16轉(zhuǎn)速,帶動(dòng)刮料板可調(diào)節(jié)陶瓷顆粒落下量，進(jìn)而調(diào)節(jié)復(fù)合區(qū)陶瓷顆粒體積分?jǐn)?shù)；噴嘴5數(shù)量為8個(gè)，均勻分布于金屬鑄型8鑄型腔內(nèi)。
[0027]該使用陶瓷-金屬復(fù)合材料制備裝置的制備陶瓷-金屬復(fù)合材料方法，其具體步驟如下: 步驟1、首先將16001將高鉻鋼金屬液從金屬液澆鑄口 2注入高壓泵4后，封閉金屬液澆鑄口 2 ；
步驟2、調(diào)整可調(diào)速電機(jī)17轉(zhuǎn)速，通過傳動(dòng)軸16以每分鐘70轉(zhuǎn)的速率帶動(dòng)刮料板I 11、刮料板II 13轉(zhuǎn)動(dòng)，從冷取水入口 7注入冷卻水，從冷卻水出口 6排出；
步驟3、從高壓氣體入口 3通入高壓氬氣使噴嘴5中的金屬液從多方位以霧滴狀噴出，同時(shí)從陶瓷顆粒入料口 15輸送粒徑為1皿的碳化鈦陶瓷顆粒進(jìn)入入料缸體14，然后刮料板I 11使陶瓷顆粒均勻從一級(jí)過料板12落至二級(jí)過料板10，再經(jīng)二級(jí)過料板10上陶瓷顆粒特定區(qū)域通道9落入金屬鑄型8中，隔兩分鐘中斷陶瓷顆粒的輸送，陶瓷顆粒與落入金屬鑄型8的金屬液滴快速凝固，形成陶瓷-金屬復(fù)合材料。
[0028]因此能制備得到間隔層狀的陶瓷-金屬復(fù)合材料，如圖3所示。
[0029]其中高壓泵4能夠承受至少15001溫度、至少301？3的壓力；噴嘴5的材料可為鐵基耐高溫合金材料。
[0030]實(shí)施例3
如圖1所示，該陶瓷-金屬復(fù)合材料制備裝置，包括支架1、金屬鑄型8、陶瓷顆粒調(diào)整裝置、金屬液噴出裝置和冷卻水循環(huán)裝置，所述陶瓷顆粒調(diào)整裝置包括陶瓷顆粒特定區(qū)域通道9、二級(jí)過料板10、刮料板I 11、一級(jí)過料板12、刮料板II 13、入料缸體14、陶瓷顆粒入料口 15、傳動(dòng)軸16和可調(diào)速電機(jī)17，金屬液噴出裝置包括金屬液澆鑄口 2、高壓氣體入口
3、高壓泵4和噴嘴5，冷卻水循環(huán)裝置包括冷卻水出口 6、冷卻水入口 7和冷卻水管，入料缸體14固定在支架1上，入料缸體14底部開口連接金屬鑄型8，金屬鑄型8 一側(cè)頂部設(shè)有金屬液澆鑄口 2和高壓氣體入口 3，金屬液澆鑄口 2與高壓泵4連接，高壓泵4上附帶的噴嘴5固定在金屬鑄型8上，金屬鑄型8表面設(shè)有冷卻水管，冷卻水管上分別設(shè)有冷卻水出口 6、冷卻水入口 7，可調(diào)速電機(jī)17位于支架1上，可調(diào)速電機(jī)17下端位于入料缸體14內(nèi)部，可調(diào)速電機(jī)17下端從上至下依次設(shè)有一級(jí)過料板12和二級(jí)過料板10同時(shí)一級(jí)過料板12和二級(jí)過料板10固定在料缸體14內(nèi)部的卡位臺(tái)階上，二級(jí)過料板10上設(shè)有陶瓷顆粒特定區(qū)域通道9，一級(jí)過料板12上設(shè)有刮料板II 13，二級(jí)過料板10上設(shè)有刮料板111。
[0031]其中一級(jí)過料板12帶的孔孔徑為2臟，孔的間距為4臟；二級(jí)過料板10上設(shè)有陶瓷顆粒特定區(qū)域通道9形狀為圓形，孔徑為孔的間距為川臟；一級(jí)過料板12或二級(jí)過料板10數(shù)量各為8個(gè)，對(duì)稱分布于傳動(dòng)軸16上，調(diào)節(jié)傳動(dòng)軸16轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)刮料板可調(diào)節(jié)陶瓷顆粒落下量，進(jìn)而調(diào)節(jié)復(fù)合區(qū)陶瓷顆粒體積分?jǐn)?shù)；噴嘴5數(shù)量為6個(gè)，均勻分布于金屬鑄型8鑄型腔內(nèi)。
[0032]該使用陶瓷-金屬復(fù)合材料制備裝置的制備陶瓷-金屬復(fù)合材料方法，其具體步驟如下:
步驟1、首先將16001將高鉻鑄鐵金屬液從金屬液澆鑄口 2注入高壓泵4后，封閉金屬液澆鑄口 2 ；
步驟2、調(diào)整可調(diào)速電機(jī)17轉(zhuǎn)速，通過傳動(dòng)軸16以每分鐘60轉(zhuǎn)的速率帶動(dòng)刮料板I 11、刮料板II 13轉(zhuǎn)動(dòng)，從冷取水入口 7注入冷卻水，從冷卻水出口 6排出；
步驟3、從高壓氣體入口 3通入高壓氬氣使噴嘴5中的金屬液從多方位以霧滴狀噴出，同時(shí)從入料口 15輸送粒徑為1皿的碳化鎢陶瓷顆粒進(jìn)入入料缸體14，然后刮料板I 11使陶瓷顆粒均勻從一級(jí)過料板12落至二級(jí)過料板10，再經(jīng)二級(jí)過料板10上陶瓷顆粒特定區(qū)域通道9落入金屬鑄型8中，陶瓷顆粒與落入金屬鑄型8的金屬液滴快速凝固，形成陶瓷-金屬復(fù)合材料。
[0033]因此能制備得到梅花樁狀的陶瓷-金屬復(fù)合材料，如圖4所示。
[0034]上述高壓泵4能夠承受至少1500°C溫度、至少30MPa的壓力；噴嘴5的材料可為鉆基材料。
[0035]實(shí)施例4
如圖1所示，該陶瓷-金屬復(fù)合材料制備裝置，包括支架1、金屬鑄型8、陶瓷顆粒調(diào)整裝置、金屬液噴出裝置和冷卻水循環(huán)裝置，所述陶瓷顆粒調(diào)整裝置包括陶瓷顆粒特定區(qū)域通道9、二級(jí)過料板10、刮料板I 11、一級(jí)過料板12、刮料板II 13、入料缸體14、陶瓷顆粒入料口 15、傳動(dòng)軸16和可調(diào)速電機(jī)17，金屬液噴出裝置包括金屬液澆鑄口 2、高壓氣體入口
3、高壓泵4和噴嘴5，冷卻水循環(huán)裝置包括冷卻水出口 6、冷卻水入口 7和冷卻水管，入料缸體14固定在支架I上，入料缸體14底部開口連接金屬鑄型8，金屬鑄型8 —側(cè)頂部設(shè)有金屬液澆鑄口 2和高壓氣體入口 3，金屬液澆鑄口 2與高壓泵4連接，高壓泵4上附帶的噴嘴5固定在金屬鑄型8上，金屬鑄型8表面設(shè)有冷卻水管，冷卻水管上分別設(shè)有冷卻水出口 6、冷卻水入口 7，可調(diào)速電機(jī)17位于支架I上，可調(diào)速電機(jī)17下端位于入料缸體14內(nèi)部，可調(diào)速電機(jī)17下端從上至下依次設(shè)有一級(jí)過料板12和二級(jí)過料板10同時(shí)一級(jí)過料板12和二級(jí)過料板10固定在料缸體14內(nèi)部的卡位臺(tái)階上，二級(jí)過料板10上設(shè)有陶瓷顆粒特定區(qū)域通道9，一級(jí)過料板12上設(shè)有刮料板II 13，二級(jí)過料板10上設(shè)有刮料板111。
[0036]其中一級(jí)過料板12帶的孔孔徑為4mm，孔的間距為8mm ;二級(jí)過料板10上設(shè)有陶瓷顆粒特定區(qū)域通道9形狀為圓形，孔徑為10mm，孔的間距為20mm ;—級(jí)過料板12或二級(jí)過料板10數(shù)量各為6個(gè)，對(duì)稱分布于傳動(dòng)軸16上，調(diào)節(jié)傳動(dòng)軸16轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)刮料板可調(diào)節(jié)陶瓷顆粒落下量，進(jìn)而調(diào)節(jié)復(fù)合區(qū)陶瓷顆粒體積分?jǐn)?shù)；噴嘴5數(shù)量為6個(gè)，均勻分布于金屬鑄型8鑄型腔內(nèi)。
[0037]該使用陶瓷-金屬復(fù)合材料制備裝置的制備陶瓷-金屬復(fù)合材料方法，其具體步驟如下:
步驟1、首先將1600°C將高鉻鑄鐵金屬液從金屬液澆鑄口 2注入高壓泵4后，封閉金屬液澆鑄口 2 ；
步驟2、調(diào)整可調(diào)速電機(jī)17轉(zhuǎn)速，通過傳動(dòng)軸16以每分鐘60轉(zhuǎn)的速率帶動(dòng)刮料板
I11、刮料板II 13轉(zhuǎn)動(dòng)，從冷取水入口 7注入冷卻水，從冷卻水出口 6排出；
步驟3、從高壓氣體入口 3通入高壓氬氣使噴嘴5中的金屬液從多方位以霧滴狀噴出，同時(shí)從入料口 15輸送粒徑為2mm的碳化硼陶瓷顆粒進(jìn)入入料缸體14，然后刮料板I 11使陶瓷顆粒均勻從一級(jí)過料板12落至二級(jí)過料板10，再經(jīng)二級(jí)過料板10上陶瓷顆粒特定區(qū)域通道9落入金屬鑄型8中，陶瓷顆粒與落入金屬鑄型8的金屬液滴快速凝固，形成陶瓷-金屬復(fù)合材料。
[0038]因此能制備得到蜂窩狀的陶瓷-金屬復(fù)合材料，如圖2所示。
[0039]上述高壓泵4能夠承受至少1500°C溫度、至少30MPa的壓力；噴嘴5的材料可為鎳基材料。
[0040]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種陶瓷-金屬復(fù)合材料制備裝置，其特征在于:包括支架(I)、金屬鑄型(8)、陶瓷顆粒調(diào)整裝置、金屬液噴出裝置和冷卻水循環(huán)裝置，所述陶瓷顆粒調(diào)整裝置包括陶瓷顆粒特定區(qū)域通道(9)、二級(jí)過料板(10)、刮料板I (11)、一級(jí)過料板(12)、刮料板II (13)、入料缸體(14)、陶瓷顆粒入料口( 15)、傳動(dòng)軸(16)和可調(diào)速電機(jī)(17)，金屬液噴出裝置包括金屬液澆鑄口( 2 )、高壓氣體入口( 3 )、高壓泵(4)和噴嘴(5 )，冷卻水循環(huán)裝置包括冷卻水出口(6)、冷卻水入口(7)和冷卻水管，入料缸體(14)固定在支架(I)上，入料缸體(14)底部開口連接金屬鑄型(8)，金屬鑄型(8)—側(cè)頂部設(shè)有金屬液澆鑄口(2)和高壓氣體入口(3)，金屬液澆鑄口(2)與高壓泵(4)連接，高壓泵(4)上附帶的噴嘴(5)固定在金屬鑄型(8)上，金屬鑄型(8)表面設(shè)有冷卻水管，冷卻水管上分別設(shè)有冷卻水出口(6)、冷卻水入口(7)，可調(diào)速電機(jī)(17 )位于支架(I)上，可調(diào)速電機(jī)(17 )下端位于入料缸體(14)內(nèi)部，可調(diào)速電機(jī)(17)下端從上至下依次設(shè)有一級(jí)過料板(12)和二級(jí)過料板(10)同時(shí)一級(jí)過料板(12)和二級(jí)過料板(10)固定在料缸體(14)內(nèi)部的卡位臺(tái)階上，二級(jí)過料板(10)上設(shè)有陶瓷顆粒特定區(qū)域通道(9)，一級(jí)過料板(12)上設(shè)有刮料板II (13)，二級(jí)過料板(10)上設(shè)有刮料板I (11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷-金屬復(fù)合材料制備裝置，其特征在于:所述一級(jí)過料板(12)帶的孔均勻分布，孔的形狀、尺寸及數(shù)量可根據(jù)所選用陶瓷顆粒的具體形狀、尺寸及所要制備的復(fù)合材料陶瓷顆粒體積分?jǐn)?shù)選擇，孔直徑要比陶瓷顆粒的最大直徑大flOmm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷-金屬復(fù)合材料制備裝置，其特征在于:所述二級(jí)過料板(10)上設(shè)有陶瓷顆粒特定區(qū)域通道(9)形狀為圓形、方形或多邊形。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3任意所述的陶瓷-金屬復(fù)合材料制備裝置，其特征在于:所述一級(jí)過料板(12)或二級(jí)過料板(10)數(shù)量各為2?10個(gè)，對(duì)稱分布于傳動(dòng)軸(16)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的陶瓷-金屬復(fù)合材料制備裝置，其特征在于:所述噴嘴(5)數(shù)量為21個(gè)，均勻分布于金屬鑄型(8)鑄型腔內(nèi)。
6.一種使用權(quán)I所述的陶瓷-金屬復(fù)合材料制備裝置的制備陶瓷-金屬復(fù)合材料方法，其特征在于具體步驟如下: 步驟1、首先將金屬液從金屬液澆鑄口(2)注入高壓泵(4)后，封閉金屬液澆鑄口(2)； 步驟2、調(diào)整可調(diào)速電機(jī)(17)轉(zhuǎn)速，通過傳動(dòng)軸(16)帶動(dòng)刮料板I (11)、刮料板II (13)轉(zhuǎn)動(dòng)，從冷取水入口(7)注入冷卻水，從冷卻水出口(6)排出； 步驟3、從高壓氣體入口(3)通入高壓氣體使噴嘴(5)中的金屬液從多方位以霧滴狀噴出，同時(shí)從陶瓷顆粒入料口( 15 )輸送陶瓷顆粒進(jìn)入入料缸體(14)，然后刮料板I (11)使陶瓷顆粒均勻從一級(jí)過料板(12)落至二級(jí)過料板(10)，再經(jīng)二級(jí)過料板(10)上陶瓷顆粒特定區(qū)域通道(9)落入金屬鑄型(8)中，陶瓷顆粒與落入金屬鑄型(8)的金屬液滴快速凝固，形成陶瓷-金屬復(fù)合材料。
7.根據(jù)權(quán)6所述的陶瓷-金屬復(fù)合材料制備裝置的制備陶瓷-金屬復(fù)合材料方法，其特征在于:所述陶瓷顆粒特定區(qū)域通道(9)形狀為圓形、方形或多邊形，因此能制備得到蜂窩狀、梅花樁狀、間隔層狀、梯度分布的陶瓷-金屬復(fù)合材料。
【文檔編號(hào)】B22D27/04GK104399934SQ201410610942
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】蔣業(yè)華, 溫放放, 劉光亮, 盧德宏, 李祖來, 山泉, 周謨金, 周榮 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)