碳纳米管增强铝基复合材料的制备装置及其制备方法.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CN106756193A(43)申请公布日2017.05.31(21)申请号201611256683.2(22)申请日2016.12.30(71)申请人苏州有色金属研究院有限公司地址215026江苏省苏州市工业园区东沈浒路200号(72)发明人刘金炎林师朋赵明宝纪艳丽郭世杰长海博文(74)专利代理机构南京苏科专利代理有限责任公司32102代理人陈忠辉(51)Int.Cl.C22C1/10(2006.01)C22C21/00(2006.01)B22D11/108(2006.01)B22D11/11(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称碳纳米管增强铝基复合材料的制备装置及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种碳纳米管增强铝基复合材料的制备装置及其制备方法，包括以下步骤：熔炼铝合金基体；合金熔体经保温装置流进结晶器内；在保温装置内设置搅拌装置，定量CNTs粉末和气体输送到搅拌装置中空腔体中预混合后，经其底部输送到合金熔体的凝固前沿线附近，搅拌杆高速旋转剪切分散CNTs粉末到铝熔体中；最后经半连续铸造，形成复合材料铸锭。本发明中CNTs的添加位置在结晶内熔体凝固线前沿附近，CNTs在熔体中停留时间短，熔体温度低、粘度大减少了CNTs粉体上浮，气粉混合体在搅拌装置高速旋转剪切作用下，有利于CNTs粉末的均匀分散到熔体中；铸造过程中搅拌叶上方熔体与外界接触面积非常小，能够大大减轻搅拌过程中卷入氧化膜等缺陷。CN106756193ACN106756193A权利要求书1/2页1.一种碳纳米管增强铝基复合材料的制备装置，其特征在于：包括熔炼保温炉、搅拌装置、保温装置、结晶器以及流槽，所述熔炼保温炉设有熔体出口，所述保温装置内设有通道，所述结晶器安装于保温装置下方，所述熔体出口和所述流槽的入口相连通，所述流槽的出口和所述保温装置上通道的入口相连通，所述保温装置上通道的出口和结晶器的入口相连通，所述保温装置上设有通孔，该通孔与结晶器入口相连通，所述搅拌装置插入该通孔中。2.根据权利要求1所述的碳纳米管增强铝基复合材料的制备装置，其特征在于：所述保温装置的通道入口位于保温装置前侧，所述保温装置的通道出口位于保温装置下侧。3.根据权利要求1所述的碳纳米管增强铝基复合材料的制备装置，其特征在于：所述搅拌装置包括搅拌叶和旋转轴，所述搅拌叶安装于旋转轴下方，所述旋转轴呈中空状且上下两端均设有开口。4.根据权利要求3所述的碳纳米管增强铝基复合材料的制备装置，其特征在于：所述保温装置包括上保温板镶块，上保温板和下保温板，所述下保温板安装于结晶器上方，所述保温装置的通道出口设置于下保温板上，所述上保温板位于下保温板上方，所述上保温板与下保温板之间具有空隙形成所述保温装置的通道，所述上保温板上设有用于供搅拌装置穿过的U型槽，所述上保温板的U型槽的槽口朝向流槽的出口，所述搅拌装置贯穿上保温板的U型槽和保温装置的通道出口，所述上保温板镶块镶嵌于上保温板的U型槽内。5.根据权利要求3所述的碳纳米管增强铝基复合材料的制备装置，其特征在于：所述上保温板和下保温板之间设有一中保温板，该中保温板上设有用于供搅拌装置穿过的U型槽，所述中保温板上的U型槽的槽口朝向所述流槽的出口。6.根据权利要求3所述的碳纳米管增强铝基复合材料的制备装置，其特征在于：另设有压板所述压板覆盖于上保温板和上保温板镶块的上方，且所述压板上也设有用于供搅拌装置穿过的U型槽，所述压板上的U型槽的槽口朝向流槽的出口。7.一种碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，采用权利要求1~6中任意一项所述的种碳纳米管增强铝基复合材料的制备设备，其特征在于包括以下步骤：（1）将铝合金在熔炼保温炉内熔化精炼并保温，熔炼保温熔体内温度为730-760℃，获得合金熔体；（2）待所有工装准备就绪后从熔体出口放流铝熔体，使得合金熔体经由保温装置通道流入结晶器内；（3）连续添加定量包覆铜的CNTs粉末和定量保护气体到搅拌装置旋转轴的空腔中，形成气粉混合体，同时开启搅拌装置搅拌，使得气粉混合体经搅拌装置底部开口进入合金熔体中，经搅拌装置高速剪切，迅速分散到保温装置内的合金熔体中，形成CNTs分散熔体，并通过结晶器对CNTs分散熔体进行半连续铸造；（4）随着结晶器的引锭头下移，CNTs分散熔体不断在结晶器冷却作用下，形成复合材料铸锭，移出结晶器。8.根据权利要求7所述的碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中CNTs分散熔体在结晶器内结晶形成液穴，将熔体分成液相区和固液两相区，所述气粉混合体添加于固液两相区内。9.根据权利要求8所述的碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中CNTs分散熔体的温度为液