專利名稱：液態(tài)攪拌陶瓷增強金屬基復(fù)合材料制備裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及冶金領(lǐng)域，屬金屬基復(fù)合材料制備的設(shè)備，具體講是液態(tài)攪拌陶瓷增強金屬基復(fù)合材料的制備裝置。
金屬基復(fù)合材料由于具有高比強度、高比模量、高耐熱、低熱膨脹系數(shù)等優(yōu)點，是近二十多年來發(fā)展最迅速的高技術(shù)新材料之一，西方發(fā)達國家、前蘇聯(lián)和我國都十分重視這一領(lǐng)域的研究，但采用的多是壓力浸滲鑄造法、噴射沉積法、粉末冶金法、半固態(tài)復(fù)合法等。這些方法都不同程度存在成本高、設(shè)備復(fù)雜龐大等問題，采用液態(tài)攪拌陶瓷增強來制備金屬基復(fù)合材料，具有成本低、適于大批量工業(yè)化生產(chǎn)的誘人前景，但其制備設(shè)備是個關(guān)鍵。美國、日本等國的液態(tài)攪拌裝置都在真空條件下工作，設(shè)備復(fù)雜、生產(chǎn)效率低，制備材料的價格較貴，(見J.Mater.Sci.1993，28(9)2459；J.Jap.Inst.of Metals，1990，54(8)933)，目前，用于科研與生產(chǎn)的液態(tài)攪拌器結(jié)構(gòu)基本屬于螺旋槳形，坩堝高徑比為1∶1，攪拌器葉片與坩堝直徑比一般是0.7左右，因而在制備的復(fù)合材料中容易產(chǎn)生夾雜、卷氣及增強物團聚等缺陷。
最近我們委托陜西省科技信息研究所就本發(fā)明創(chuàng)造主題進行了查新，檢索了美國的DIALOG系統(tǒng)、國內(nèi)外專利文獻和非專利文獻等，其結(jié)論摘錄如下本課題在制備小顆粒增強金屬基復(fù)合材料及工業(yè)化應(yīng)用方面優(yōu)于相關(guān)文獻。
本實用新型的目的是要發(fā)明一種能夠制備液態(tài)攪拌陶瓷增強金屬基復(fù)合材料，而不需造價高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的真空設(shè)備，就能制備出陶瓷增強物分布均勻、與基體合金結(jié)合緊密、力學(xué)物理性能優(yōu)良的陶瓷增強金屬基復(fù)合材料；能允許高剪切速度、小渦旋攪拌，攪拌充分均勻；攪拌機械與熔煉爐相互獨立，不僅便于操作也便于維修的液態(tài)攪拌陶瓷增強金屬基復(fù)合材料制備裝置。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作詳細(xì)說明，其實施例也融匯其中。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型坩堝的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實用新型攪拌器的結(jié)構(gòu)示意圖。
本實用新型的實現(xiàn)是整個裝置包括液態(tài)攪拌和熔煉爐，其液態(tài)攪拌部分包括攪拌機械和升降機構(gòu)，如
圖1所示，在支座1上固有立柱2，立柱2上裝有上軸承座和橫梁5，上軸承座上裝有升降機3，橫梁5上裝有攪拌電機6、端頭安裝攪拌器7，攪拌器7的軸正對位于熔煉爐11中的坩堝10中心，光杠14、絲杠4與立柱2平行，橫梁5通過絲杠上下運行，熔煉爐11位于立柱一側(cè)，內(nèi)置坩堝10，熔煉爐口上設(shè)有密封蓋9，密封蓋9上設(shè)有惰性氣體通氣管13和陶瓷加料口8。攪拌器7上的葉片16直徑與坩堝直徑為0.3～0.6。該裝置可適于陶瓷增強鋁、銅、鋅、鎂、錫、鉛等多種合金基體復(fù)合材料的制備。
本實用新型的實現(xiàn)還在于裝置中坩堝10的高徑比為2.0～3.5，見圖2，坩堝內(nèi)壁可設(shè)置阻流板15，也可不設(shè)置。
本實用新型的實現(xiàn)還在于攪拌器7豎直的攪拌軸上固有若干攪拌葉片16，比如四片組合。如圖3所示，葉片與攪拌軸成10°～45°夾角，15°～45°為優(yōu)選夾角，片間水平夾角為0°～90°，屬空間非平面螺旋狀分布。
本實用新型工作時，惰性氣體由通氣管13，進入熔煉爐，在隋性氣體的保護下，攪拌器7高速攪拌合金液12，同時通過加料口8加入陶瓷增強物于合金液12中，攪拌器的位置可通過兩個電機調(diào)節(jié)，充分?jǐn)嚢韬蟪尚?，可獲得性能優(yōu)良的金屬基復(fù)合材料。
由于合理的設(shè)計了液態(tài)攪拌機械和熔爐以及它們之間的配合，確定了坩堝的高徑比、攪拌器結(jié)構(gòu)及其與坩堝的配合設(shè)置升降機構(gòu)、調(diào)速機構(gòu)等，使本實用新型具有不需結(jié)構(gòu)復(fù)雜和費用高的真空設(shè)備配置，能允許高剪切速度、小渦旋攪拌、攪拌充分，使增強物分布均勻，與基體合金結(jié)合緊密從而能夠制備出力學(xué)、物理性能優(yōu)良的陶瓷增強金屬基復(fù)合材料如鋁基、鎂基、鋅基、銅基等，同時該裝置還可消除普通攪拌裝置制備復(fù)合材料時所存在的夾雜、卷氣、增強物團聚等缺陷，而且整個裝置結(jié)構(gòu)簡單、造價低，便于操作和維修。
權(quán)利要求1.一種液態(tài)攪拌陶瓷增強金屬基復(fù)合材料的制備裝置，其特征在于由液態(tài)攪拌部分和熔煉部分組成，液態(tài)攪拌包括攪拌機械和升降機構(gòu)，支座(1)上固有立柱(2)，立柱(2)上裝有上軸承座和橫梁(5)，上軸承座上裝有升降電機(3)，橫梁(5)上裝有攪拌電機(6)端頭安裝攪拌器(7)，光杠(14)、絲杠(4)與立柱(2)平行，橫梁(5)通過絲杠上下運行，熔煉爐(11)位于立柱(2)一測，內(nèi)置坩堝(10)，熔爐密封蓋(9)上設(shè)有惰性氣體通氣管(13)和陶瓷加料口(8)，攪拌器(7)上的攪拌葉片(16)直徑與坩堝直徑比為0.3～0.6。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備裝置，其特征在于坩鍋(10)的高徑比為2.0～3.5，坩堝(10)內(nèi)壁可設(shè)置阻流板(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備裝置，其特征在于攪拌器(7)的葉片(16)多級組合，與攪拌軸成10°～45°夾角，片間水平夾角為0°～90°，屬空間、非平面螺旋狀分布。
專利摘要本實用新型發(fā)明了一種能夠?qū)崿F(xiàn)陶瓷增強金屬基復(fù)合材料的制備裝置,它不需成套的真空設(shè)備,由機械攪拌和熔爐部分組成。只在惰性氣體的保護下,機械攪拌器高速攪拌合金熔液的同時,加入增強物,攪拌充分后,成型得到增強物分布均勻的金屬基復(fù)合材料,該材料的力學(xué)、物理性能比未增強合金有顯著提高。本裝置允許高剪切速率,小渦旋攪拌,消除普通攪拌法存在的夾雜、卷氣和增強物團聚等缺點。
文檔編號C22C1/00GK2285300SQ9623602
公開日1998年7月1日 申請日期1996年7月3日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月3日
發(fā)明者李建平, 董晟全, 趙玉厚, 楊通, 楊治華, 郭永春, 王春景 申請人:西安工業(yè)學(xué)院