一种半固态成形铝基复合材料活塞的制备装置及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115921798A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211621917.4C22C32/00(2006.01)(22)申请日2022.12.16(71)申请人常州大学地址213164江苏省常州市武进区湖塘镇滆湖中路21号申请人南通欧特建材设备有限公司(72)发明人朱柏崴周士鼎朱天宇景红斌(74)专利代理机构常州市英诺创信专利代理事务所(普通合伙)32258专利代理师张秋月(51)Int.Cl.B22D1/00(2006.01)B22D17/00(2006.01)B22D17/20(2006.01)C22C21/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种半固态成形铝基复合材料活塞的制备装置及方法(57)摘要本发明涉及铝基复合材料制备技术领域，尤其涉及一种半固态成形铝基复合材料活塞的制备装置及方法，包括搅拌杆，搅拌杆底部设有搅拌头,搅拌杆外部套设有弥散外套，弥散外套的内周壁与搅拌杆的外周壁之间设有空腔，弥散外套上端开设有与空腔连通的进气口，弥散外套下端开设有贯通孔；本发明利用在搅拌机构外部设置弥散外套，将旋转所产生的力场通过贯通孔传递至混合熔液对其进行分散，使增强颗粒在基体中分布更为均匀，同时熔液从贯通孔进入弥散外套内部后，经搅拌头搅拌受力继而再从贯通孔中流出弥散外套，增加了对混合熔液的剪切与摩擦，提高了分散效果，从而提高了成品的力学性能和耐磨程度，且该装置结构简单成本较低。CN115921798ACN115921798A权利要求书1/1页1.一种半固态成形铝基复合材料活塞的制备装置，其特征在于：包括与驱动机构(1)的输出端连接的搅拌机构，所述搅拌机构包括搅拌杆(6)，所述搅拌杆(6)底部设有搅拌头(5),搅拌杆(6)外部套设有弥散外套(4)，所述弥散外套(4)的内周壁与搅拌杆(6)的外周壁之间设有空腔，弥散外套(4)上端开设有与空腔连通的进气口(8)，弥散外套(4)下端沿其周向开设有若干贯通孔(9)。2.根据权利要求1所述的一种半固态成形铝基复合材料活塞的制备装置，其特征在于：所述弥散外套(4)外周壁上套接有端盖(3)，所述端盖(3)上插设有热电偶(7)和投料管道(2)。3.采用如权利要求1或2所述的一种半固态成形铝基复合材料活塞的制备装置的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤1：将铝硅合金作为基体材料，在熔炉内熔化铝硅合金基体，并在660‑680℃下进行保温25‑35分钟，得铝硅合金熔液；步骤2：待铝硅合金熔液温度降低至590‑600℃，搅拌机构对铝硅合金熔液进行搅拌，并通入惰性气体对铝硅合金熔液进行激冷、除气和强力搅拌10秒；步骤3：加入碳化硅颗粒，使碳化硅颗粒在碳化硅颗粒与铝硅合金熔液的混合熔液中体积占比达到20％，然后对混合熔液持续通气、强力搅拌50秒，使碳化硅颗粒在铝硅合金的半固态熔液中均匀扩散，得碳化硅增强铝基复合材料半固态浆料；步骤4：向铸造模具内倒入碳化硅增强铝基复合材料半固态浆料，挤压成形得活塞毛坯；步骤5：对活塞毛坯进行机械加工和表面处理，得到铝基复合材料活塞成品。4.根据权利要求3所述的一种半固态成形铝基复合材料活塞的制备方法，其特征在于：步骤1中的铝硅合金中各个组分的质量百分比为：硅：10～12％，镁：0.3～0.6％，铜：0～0.4％，铁：0～0.4％，锰：0.3～0.4％，镍：4～5％，锆：0.1～0.2％，钛：0～0.05％，铬：0.1～0.2％，其余为铝。5.根据权利要求3所述的一种半固态成形铝基复合材料活塞的制备方法，其特征在于：步骤2和步骤3中的搅拌速度设定为1000‑1200转/分。6.根据权利要求3所述的一种半固态成形铝基复合材料活塞的制备方法，其特征在于：步骤3中的碳化硅增强铝基复合材料的液固相线温度区间为530.13～579.56℃。7.根据权利要求3所述的一种半固态成形铝基复合材料活塞的制备方法，其特征在于：碳化硅颗粒尺寸范围为3‑20微米，加入铝硅合金熔液前，在500℃温度下烘干预热5分钟。2CN115921798A说明书1/4页一种半固态成形铝基复合材料活塞的制备装置及方法技术领域[0001]本发明涉及铝基复合材料制备技术领域，尤其涉及一种半固态成形铝基复合材料活塞的制备装置及方法。背景技术[0002]在液压破碎锤中，活塞作为主要活动部件，其性能对整个破碎锤的性能起着至关重要的影响。随着液压破碎锤爆发压力增大，活塞的温度也逐渐提高，这一方面要求活塞除了具有较好的耐磨性能外，也要具有较好的耐高温能力、低热膨胀和一定的散热能力。[0003]现有活塞主要采用低碳合金渗碳钢和中碳合金渗碳钢制造，在制造过程中易出现增强颗粒和基体润湿性不佳、复合材料成形困难等问题，且