一种铝基复合材料精炼装置以及制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115572853A(43)申请公布日2023.01.06(21)申请号202211560376.9(22)申请日2022.12.07(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人贾丽娜张虎(74)专利代理机构北京天汇航智知识产权代理事务所(普通合伙)11987专利代理师陈陈数(51)Int.Cl.C22C1/02(2006.01)C22C1/06(2006.01)F27D27/00(2010.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种铝基复合材料精炼装置以及制备方法(57)摘要本发明属于铝基复合材料的制备技术领域，具体为一种铝基复合材料精炼装置以及制备方法，包括精炼炉，内设置有多级搅拌机构，多级搅拌机构包括转轴，在精炼炉上方并与转轴连接的驱动机构，转轴下方连接有多级搅拌转子，多级搅拌转子为三级结构转子；包括位于上方的第一级叶片，位于中部的第二级叶片和位于底部的第三级叶片，第一级叶片和第三级叶片为螺旋型叶片，第二级叶片为柱状；精炼炉上配合设置有真空系统，精炼炉下方设有电磁阀；铝合金熔体内通过气体喷吹后送入精炼炉中，采用多级搅拌转子进行搅拌后进行铝合金铸造，本发明通过高速剪切搅拌作用打散颗粒团聚，有效改善增强颗粒分布的均匀性，通过精炼炉的真空精炼有效减少氧化夹杂。CN115572853ACN115572853A权利要求书1/1页1.一种铝基复合材料精炼装置，其特征在于，包括精炼炉，所述精炼炉炉壁内设有加热机构，所述精炼炉内腔用以容纳铝合金熔体，精炼铝内设置有多级搅拌机构，所述多级搅拌机构包括转轴，在精炼炉上方并与转轴连接的驱动机构，转轴下方连接有多级搅拌转子，所述多级搅拌转子为三级结构转子；包括位于上方的第一级叶片，位于中部的第二级叶片和位于底部的第三级叶片，所述第一级叶片和第三级叶片为螺旋型叶片，所述第二级叶片为柱状；所述第一级叶片为与水平面夹角为45°~60°的螺旋型叶片，所述第二级叶片为水平向外延伸的柱状，所述第三级叶片为与水平面夹角为30°~45°的螺旋型叶片，精炼炉上配合设置有真空系统，精炼炉下方设有电磁阀。2.根据权利要求1所述的一种铝基复合材料精炼装置，其特征在于，三级结构转子的最大直径为精炼炉直径的0.4‑0.7，离精炼炉底部高度为5cm‑20cm。3.一种使用权利要求1‑2任一项所述精炼装置的铝基复合材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a：根据需要配置铝合金原料，加热并使原料完全熔化为铝合金熔体；步骤b：向铝合金熔体内通过气体喷吹增强相颗粒、变质剂和细化剂并搅拌得到浆料；步骤c：搅拌结束后，精炼炉加热并抽真空，将步骤b得到的浆料通过送入精炼炉中；步骤d：打开多级搅拌转子进行搅拌，搅拌结束后充入氩气加压，使浆料从精炼炉的出料口流出并进行铝合金铸造。4.根据权利要求3所述的铝基复合材料制备方法，其特征在于，所述精炼炉的真空度为10‑2Pa及以上。5.根据权利要求4所述的铝基复合材料制备方法，其特征在于，所述步骤b中的增强相颗粒为SiC颗粒。6.根据权利要求5所述的铝基复合材料制备方法，其特征在于，所述步骤b中的气体为惰性气体，变质剂为质量比0.6%的铝锶变质剂、铝磷变质剂或稀土变质剂；细化剂为质量比0.8%的颗粒状铝钛硼、铝钛碳或碳化钛。7.根据权利要求6所述的铝基复合材料制备方法，其特征在于，所述步骤d中，多级搅拌转子的转速为600‑900r/min。2CN115572853A说明书1/5页一种铝基复合材料精炼装置以及制备方法技术领域[0001]本发明涉及铝基复合材料的制备技术领域，尤其涉及一种铝基复合材料精炼装置以及制备方法。背景技术[0002]铝基复合材料因其高比强度、比刚度、耐磨性、低热膨胀系数以及良好的导热和尺寸稳定性等优异的性能，成为近年来发展的热点。其中以SiC为代表的颗粒增强铝基复合材料，使得低成本的铝基复合材料可通过颗粒含量、尺寸等实现性能的优化，已在航空航天、电子封装、汽车制造和高速列车等领域不断实现突破。[0003]现在制备铝基复合材料的主要的工艺有搅拌铸造、粉末冶金和压力浸渗等。其中搅拌铸造法是将基体金属熔化后，通过机械或者电磁搅拌形成涡流，同时加入的增强相颗粒通过涡流的作用下被卷入熔融金属中，得到均匀分布的熔体，在一定条件下浇铸得到复合材料。与粉末冶金和压力浸渗比，该方法所需的设备及工艺简单、生产效率高、成本低且能大批量生产形状复杂的构件，是实现工业大规模生产最有潜力的工艺之一。但是搅拌铸造的难点在于实现增强相与基体良好的润湿，特别是在加入颗粒增强相时，多采用液面上部加粉，通过中心漩涡卷入熔体中，为了防止此过程中的卷气和氧化夹渣等问题，可考虑在工厂实践中进行液面内部