增强颗粒梯度分布的铝基复合材料原位合成装置和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113046592A(43)申请公布日2021.06.29(21)申请号202110280652.5(22)申请日2021.03.16(71)申请人南昌航空大学地址330000江西省南昌市丰和南大道696号(72)发明人曾一达卢冯恺郭正华陈玉华(74)专利代理机构南昌洪达专利事务所36111代理人马莉(51)Int.Cl.C22C1/10(2006.01)C22C1/02(2006.01)C22C21/00(2006.01)B22D23/00(2006.01)B22D27/20(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称增强颗粒梯度分布的铝基复合材料原位合成装置和方法(57)摘要本发明公开了一种增强颗粒梯度分布的铝基复合材料原位合成装置和方法，包括浇铸模具、原位合成复合材料用电阻炉和梯度材料制备电阻炉，制备时先于梯度材料制备电阻炉中加热并保温浇铸模具，再于原位合成电阻炉中进行铝合金和增强相颗粒的原位合成反应，取出反应后的熔体倒入梯度材料制备电阻炉中保温的浇注模具里，使熔体内增强颗粒有时间充分进行沉降行为，沉淀结束后再出炉进行冷却凝固，即可得到颗粒梯度分布的铝基复合材料，具有广泛的工业实用性，且该制备方法具有结构简单、操作便捷、成本较低的优点。CN113046592ACN113046592A权利要求书1/1页1.一种增强颗粒梯度分布的铝基复合材料原位合成装置，其特征在于：包括原位合成复合材料用电阻炉(2)和梯度材料制备电阻炉(16)，所述梯度材料制备电阻炉(16)包括炉体(9)和电阻丝(15)，所述电阻丝(15)呈盘绕状嵌于炉体(9)内壁之上，所述炉体(9)上设置有炉门(10)，所述炉门(10)上表面一侧两端设有带圆孔移动座(11)，另一侧两端对应位置设有带圆孔连接件(13)，配置圆柱棒(12)水平插入所述带圆孔连接件(13)的圆孔，所述炉体(9)内设置有支架(14)，所述支架(14)上设置有浇铸模具(17)，所述浇铸模具(17)包括模具本体(3)、吊耳螺钉(6)和夹持装置(8)，所述模具本体(3)上设置有凸缘(4)，所述凸缘(4)下端两窄边中心位置设置有凹槽(7)，所述凸缘(4)上端四角位置上设置有与所述吊耳螺钉(6)相配合的沉头螺纹孔(5)，所述夹持装置(8)上还设置有与所述吊耳螺钉(6)相契合的钩子。2.根据权利要求1所述的一种增强颗粒梯度分布的铝基复合材料原位合成装置，其特征在于：所述浇铸模具(17)内壁长200mm，宽150mm，壁厚5mm，深50mm，所述凸缘(4)长240mm，宽190mm，高度15mm；所述凸缘(4)以下部位向内倒模10°，沉头螺纹孔(5)与吊耳螺钉(6)啮合区公称直径M16，圆角尺寸R＝5mm，整体浇铸模具(17)由45号钢轧制而成。3.一种增强颗粒梯度分布的铝基复合材料原位合成方法，其特征在于：包括以下步骤：a.在梯度材料制备电阻炉(16)中加热并保温浇铸模具(17)；b.在原位合成复合材料用电阻炉(2)中进行铝合金和增强相颗粒的原位合成反应；c.取出反应后的熔体倒入浇铸模具(17)里保温，使熔体内增强颗粒充分进行沉降行为；d.出炉进行冷却、凝固。4.根据权利要求3所述的一种增强颗粒梯度分布的铝基复合材料原位合成方法，其特征在于，其特征在于：所述步骤c中的保温温度为700‑720℃，保温时间为6分钟。5.根据权利要求3所述的一种原位合成制备颗粒梯度分布的铝基复合材料的方法，其特征在于：所述步骤d中的冷却方式选择空冷或者水冷，使用水冷时，需要预先结合制备的材料熔体量控制水位到刚好漫过模具本体(3)内熔体位置。2CN113046592A说明书1/5页增强颗粒梯度分布的铝基复合材料原位合成装置和方法技术领域[0001]本发明涉及金属基复合材料的制备技术领域，尤其涉及一种增强颗粒梯度分布的铝基复合材料原位合成装置和方法。背景技术[0002]颗粒增强铝基复合材料因其优越的性能成为金属基复合材料的研究热点之一，目前颗粒增强铝基复合材料的制备方法主要包括液相法、固液两相法以及固相法。液相法制备时熔体基体和增强体界面容易发生反应；如果熔体基体和增强体的润湿性不好，增强体很难加入，且易带入污染物。原位合成法为现今常用的一种制备铝基复合材料方法，原位反应过程可消除外加颗粒附带的污染物，得到材料颗粒表面无污染，并解决了上述基体与增强颗粒间的润湿问题。原位合成工艺是：首先加热铝合金基体至熔融态，按合适比例混匀增强颗粒并干燥，置入反应熔池机械搅拌后进行精炼、扒渣，待反应结束，最后倒入模具浇注成型获得复合材料成品。[0003]相较于普通铝基复合材料而言，增强相颗粒梯度分布的铝基复合材料具有比强度及比刚度高、密度低、耐磨性能