本實(shí)用新型屬于鋁合金噴射成形技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超硬鋁鋰合金的噴射成形裝置。

背景技術(shù)：

鋁鋰合金具有低密度、高彈性模量、高比強(qiáng)度和比剛度、良好的疲勞性能、優(yōu)良的高溫和低溫性能、優(yōu)異的耐腐蝕性能、卓越的超塑性成形性和好的焊接性等諸多優(yōu)異的綜合性能，其強(qiáng)度可以和2024、7075等鋁合金媲美；用其代替常規(guī)的高強(qiáng)度鋁合金可使結(jié)構(gòu)質(zhì)量減輕10％～20％，剛度提高15％～20％，而且鋁鋰合金與復(fù)合材料相比，具有耐高低溫、耐損傷和可修理、易維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，因此，鋁鋰合金成為21世紀(jì)航空航天和兵器工業(yè)領(lǐng)域最具潛力的金屬結(jié)構(gòu)材料。

現(xiàn)有生產(chǎn)超硬鋁鋰合金的工序是將配制好的液態(tài)合金熔體經(jīng)鑄造，凝固形成鋁鋰合金錠坯，然后再通過對錠坯施加擠壓、軋制、鍛造、環(huán)軋等一種或多種變形使其成為航空航天可使用的原材料或構(gòu)件；通常情況下涉及凝固過程的生產(chǎn)環(huán)節(jié)(包括模鑄、半連續(xù)鑄造等)并不是生產(chǎn)零件的最終工序，但是由于金屬材料的“組織遺傳”現(xiàn)象，凝固過程中所形成的材料組織卻幾乎伴隨著零件的整個(gè)生命周期，一旦在凝固生產(chǎn)環(huán)節(jié)發(fā)生化學(xué)成分的不均勻性以及粗大組織形態(tài)，后續(xù)加工將很難有效改善，最終影響著零件的性能；據(jù)報(bào)道有色金屬材料生產(chǎn)過程中，約70％的廢品是與鑄錠存在的缺陷有關(guān)，另外，凝固錠坯組織也影響材料的加工性能，因此，凝固生產(chǎn)環(huán)節(jié)是金屬材料生產(chǎn)中最重要的工序；對于鋁鋰合金鑄錠的生產(chǎn)，現(xiàn)有半連續(xù)鑄造凝固技術(shù)主要存在宏觀偏析嚴(yán)重的特點(diǎn)。

偏析對鑄錠質(zhì)量影響很大，枝晶偏析一般通過加工和熱處理可以消除，但在枝晶臂間距較大時(shí)不能消除，會給制品造成電化學(xué)性能不均勻；晶界偏析使易熔共晶富集在晶粒邊界呈網(wǎng)狀組織，易使鑄錠在冷卻過程中產(chǎn)生熱裂，并使制品易發(fā)生晶界腐蝕；宏觀偏析會使鑄錠及加工產(chǎn)品的組織和性能很不均勻，同時(shí)也會導(dǎo)致鑄錠的加工性能和成品率降低，使材料成本提高，各類偏析都是凝固過程中溶質(zhì)再分布的必然結(jié)果。

鋁鋰合金相比其他普通鋁合金更容易發(fā)生偏析，主要有以下原因：

1)Li的密度僅為鋁的1/5，因此比重偏析使鋰很難均勻地加入鋁中，據(jù)報(bào)道含1％鋰的鋁合金中，約1/20的鋰原子在熔體內(nèi)部，約1/2的鋰原子在相界。

2)Li是表面活性物質(zhì)，在熔體中有很高的遷移率，另外金屬Li的熔點(diǎn)(182℃)與Al相差較大，因此，在鋁鋰合金的凝固過程中Li原子容易脫溶形成結(jié)晶的第二相；

3)Li可以大幅度降低熔體表面張力，添加1％的鋰，表面張力降低60％。這大大促進(jìn)了Cu、Mg、Mn、Zn等其他合金元素的擴(kuò)散，導(dǎo)致它們在晶界上偏析形成低熔點(diǎn)共晶相和粗大難溶第二相，這些粗大第二相在晶界處斷斷續(xù)續(xù)，分布很不均勻，這會導(dǎo)致鑄錠在后續(xù)加工過程中出現(xiàn)熱裂，以及材料韌性較低等。

因此，用鑄錠冶金法很難制備Li質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過3％的Al-Li合金，不能滿足輕型合金的要求，在制備低Li含量鋁鋰合金過程中也會因?yàn)槠鰧?dǎo)致性能不穩(wěn)定，成品率低，成本提高等。

要想獲得化學(xué)成分均勻無偏析的鋁鋰合金錠坯，有兩個(gè)努力方向，一個(gè)是讓整個(gè)錠坯所有位置都以非常緩慢且相同的冷卻速度凝固，給合金原子足夠長的時(shí)間來擴(kuò)散均勻；另一個(gè)就是快速凝固，瞬間將均勻的液態(tài)合金熔體凝固為固態(tài)，讓合金原子來不及擴(kuò)散偏聚；然而實(shí)際生產(chǎn)中幾乎不可能采用第一種方式，通常的做法仍然是不斷改進(jìn)鑄造技術(shù)，從模鑄到半連續(xù)鑄造，不斷提高冷卻速率。然而錠坯規(guī)格越大，冷卻過程中錠坯內(nèi)部和表面的溫度梯度越大，冷卻速度相差越大，越容易導(dǎo)致宏觀偏析致使錠坯開裂報(bào)廢，因此，傳統(tǒng)鑄造技術(shù)很難生產(chǎn)出三維大規(guī)格鋁鋰合金錠坯。

還有就是使用粉末冶金，先快速凝固將鋁鋰合金制備成化學(xué)成分均勻的粉末，再通過壓制、燒結(jié)生產(chǎn)出鋁鋰合金錠坯；但是粉末冶金除過工序長，粉末表面易氧化引入雜質(zhì)，難以致密化等缺點(diǎn)外，大規(guī)格也是其無法突破的瓶頸，很難采用粉末冶金生產(chǎn)滿足航空航天大規(guī)格鋁鋰合金錠坯的需求。

綜上，工業(yè)規(guī)格鋁鋰合金的生產(chǎn)具有很大的技術(shù)瓶頸，采用傳統(tǒng)鑄造技術(shù)幾乎不能夠很好生產(chǎn)出滿足工業(yè)化應(yīng)用的三維大規(guī)格鋁鋰合金錠坯，目前尚無利用噴射成形技術(shù)生產(chǎn)工業(yè)規(guī)格鋁鋰合金的報(bào)道；因此，實(shí)用新型一種超硬鋁鋰合金的噴射成形裝置對鋁鋰合金的大規(guī)模應(yīng)用有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種超硬鋁鋰合金的噴射成形裝置。

一種超硬鋁鋰合金的噴射成形裝置，包括：旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、接收盤，其特征在于：所述升降機(jī)構(gòu)包括絲桿、絲桿套、導(dǎo)桿、升降支架，所述絲桿套固定在升降支架的中部，絲桿套內(nèi)的內(nèi)螺紋絲桿外側(cè)的外螺紋螺紋連接，升降支架的兩側(cè)沿豎直方向設(shè)有兩組導(dǎo)桿孔，兩組導(dǎo)桿穿過導(dǎo)桿孔，兩組導(dǎo)桿固定在升降電機(jī)固定座與底盤之間，絲桿的一端通過絲桿聯(lián)軸器與升降電機(jī)的主軸相連接，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)固定座，所述轉(zhuǎn)軸的上端部與接收盤相連接，轉(zhuǎn)軸的下端部通過轉(zhuǎn)軸聯(lián)軸器與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的主軸相連接，旋轉(zhuǎn)電機(jī)固定在旋轉(zhuǎn)電機(jī)固定座上，旋轉(zhuǎn)電機(jī)固定座的兩端通過固定架固定在升降支架的前部，所述接收盤設(shè)置在沉積室的下部，沉積室頂部的側(cè)方設(shè)有漏包，漏包的下部通過噴嘴與沉積室相通。

優(yōu)選地，所述絲桿的另一端插入到軸承箱中，軸承箱固定在底盤的中部。

優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)軸穿過軸套，軸套固定在沉積室底部的中心處。

優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)和升降電機(jī)均為步進(jìn)電機(jī)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果：

本實(shí)用新型通過噴射成形技術(shù)實(shí)現(xiàn)超硬鋁鋰合金的成形，具有成形速率高、工藝穩(wěn)定性好、錠坯成品率高的優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)接收盤的旋轉(zhuǎn)和自由升降，通過控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)和升降電機(jī)的轉(zhuǎn)速即可對鋁鋰合金錠胚的噴射成形過程進(jìn)行控制，從而進(jìn)一步的提高了產(chǎn)品的品質(zhì)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型一種超硬鋁鋰合金的噴射成形裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1的俯視圖。

圖3為本實(shí)用新型中升降機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1、漏包，2、噴嘴，3、沉積室，4、鋁鋰合金錠胚，5、接收盤，6、軸套，7、轉(zhuǎn)軸，8、升降支架，9、導(dǎo)桿，10、底盤，11、旋轉(zhuǎn)電機(jī)固定座，12、旋轉(zhuǎn)電機(jī)，13、轉(zhuǎn)軸聯(lián)軸器，14、固定架，15、升降電機(jī)固定座，16、升降電機(jī)，17、絲桿聯(lián)軸器，18、絲桿，19、絲桿套，20、軸承箱。

具體實(shí)施方式

參見圖1、圖2、圖3，一種超硬鋁鋰合金的噴射成形裝置，包括：旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、接收盤5，其特征在于：所述升降機(jī)構(gòu)包括絲桿18、絲桿套19、導(dǎo)桿9、升降支架8，所述絲桿套19固定在升降支架8的中部，絲桿套19內(nèi)的內(nèi)螺紋絲桿18外側(cè)的外螺紋螺紋連接，升降支架8的兩側(cè)沿豎直方向設(shè)有兩組導(dǎo)桿孔，兩組導(dǎo)桿9穿過導(dǎo)桿孔，兩組導(dǎo)桿9固定在升降電機(jī)固定座15與底盤10之間，絲桿18的一端通過絲桿聯(lián)軸器17與升降電機(jī)16的主軸相連接，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)軸7、旋轉(zhuǎn)電機(jī)12、旋轉(zhuǎn)電機(jī)固定座11，所述轉(zhuǎn)軸7的上端部與接收盤5相連接，轉(zhuǎn)軸7的下端部通過轉(zhuǎn)軸聯(lián)軸器13與旋轉(zhuǎn)電機(jī)12的主軸相連接，旋轉(zhuǎn)電機(jī)12固定在旋轉(zhuǎn)電機(jī)固定座11上，旋轉(zhuǎn)電機(jī)固定座11的兩端通過固定架14固定在升降支架8的前部，所述接收盤5設(shè)置在沉積室3的下部，沉積室3頂部的側(cè)方設(shè)有漏包1，漏包1的下部通過噴嘴2與沉積室3相通。

所述絲桿18的另一端插入到軸承箱20中，軸承箱20固定在底盤10的中部。

所述轉(zhuǎn)軸7穿過軸套6，軸套6固定在沉積室3底部的中心處。

所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)12和升降電機(jī)16均為步進(jìn)電機(jī)。

本實(shí)用新型技術(shù)方案在上面結(jié)合附圖對實(shí)用新型進(jìn)行了示例性描述，顯然本實(shí)用新型具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實(shí)用新型的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將實(shí)用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。