一种搅拌法制备颗粒增强金属基复合材料用坩埚制造技术

本实用新型专利技术涉及一种搅拌法制备颗粒增强金属基复合材料用坩埚，包括：中间盘(1)、外盘根(2)、埚体(3)、内盘根(4)。中间盘(1)上开槽和螺纹盲孔，用盘根与搅拌装置密封，内置冷却水路和给埚体(3)抽气及送气的气路，外缘布置定位块，实现与埚体(3)水平定位；埚体(3)便于生产制造，其圆盘上开槽和螺纹盲孔，用外盘根(2)，内盘根(4)与中间盘(1)密封。中间盘(1)、外盘根(2)、埚体(3)、内盘根(4)通过外部重量及拴紧力实现轴向压紧。通过中间盘(1)内置气路吹气可以对埚体(3)内壁及搅拌器上粘附的颗粒进行清理，中间盘(1)内置冷却水路即能防止温度向搅拌装置传导也可在热空气抽离时实施有效降温。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于复合材料制备领域，尤其涉及一种搅拌法制备颗粒增强金属基复合材料用坩埚，特别适用于颗粒增强铝基复合材料的制备及其真空调压铸造技术。
技术介绍
70年代末期出现的金属基复合材料(MetalMatrixComposites，简称MMC),因其具有良好的比强度、比刚度、高温强度，耐磨性，耐蚀性等综合力学性能，更灵活的可设计性，迅速得到了发展和应用。颗粒增强金属基复合材料，尤其是SiCp/Al复合材料具有良好的经济性，成为研究最多的金属基复合材料。比较成熟的SiCp/Al复合材料的制备方法有：粉末冶金法、搅拌铸造法、喷射沉积法，而搅拌法制备SiCp/Al复合材料由于工艺简单、设备投入少、易于实现产业化等优点，较其它方法应用更为广泛。在专利技术专利ZL200410009617.6中公开了一种调压铸造方法及调压用坩埚，该调压铸造用坩埚包括坩埚体和水冷法兰，水冷法兰焊接在坩埚体的上端，在水冷法兰的上表面设置隔热石棉槽及密封槽，水冷法兰内部设一空腔用于循环水的冷却，水冷法兰的外沿设循环水的进水接口和出水接口，坩埚气路接口设在坩埚体的上部。通过该坩埚可以在工业真空条件下(-0.1MPa)熔化铝合金，卸真空后加入SiC颗粒，利用专利技术专利ZL200510011160.7中公布的制备碳化硅颗粒增强铝基复合材料的真空双搅拌装置，采用专利技术专利ZL200510011526.0中公布的一种制备颗粒增强铝基复合材料的真空机械双搅拌铸造法，可以机械搅拌制备SiCp/Al复合材料。但是上述坩埚在使用过程中存在以下不足之处。首先，在采用该坩埚制备SiCp/Al复合材料过程中，加入的SiC颗粒粉体会部分粘结在坩埚内壁和暴露于金属液以外的搅拌器表面，抽真空搅拌过程中，SiC颗粒粉体不能够从粘结表面去除，在后续卸真空和转移搅拌器的过程中，部分粘结在坩埚内壁和搅拌器表面的SiC颗粒粉体会落入所制备的复合材料中，影响复合材料的制备质量，同时部分粘结在坩埚内壁的SiC颗粒粉体也会对复合材料制坯或制样产生不良影响。其次，SiCp/Al复合材料制备和成型过程中需要对坩埚的腔室抽真空，一旦坩埚腔室密封不严，高温气体会不断的通过坩埚的气路接口流入外接管路，导致外接管路温度升高，影响其服役安全甚至酿成严重事故。第三，坩埚的气路接口位于坩埚体上，即限制了坩埚的体积利用率也增加了抽真空过程中合金液外溢的风险。第四，坩埚的坩埚体和水冷法兰焊接在一起，使坩埚制造复杂，加之坩埚体为损耗件，造成坩埚的更换或维修不便，成本增加。
技术实现思路
本专利技术专利所要解决的技术是针对颗粒增强金属基复合材料制备过程中颗粒粉体粘结在坩埚内壁和搅拌器表面难以去除，抽真空时从坩埚气路接口流出的高温气体导致外接管路温度升高，抽真空过程中合金液外溢，以及坩埚更换和维修成本高等问题，提供一种搅拌法制备颗粒增强金属基复合材料用坩埚。本专利技术专利解决其技术问题所采用的技术方案是：一种搅拌法制备颗粒增强金属基复合材料用坩埚，包括：中间盘(1)、外盘根(2)、埚体(3)、内盘根(4)。中间盘(1)上开槽和螺纹盲孔，用盘根与搅拌装置密封，内置冷却水路和抽气及送气的气路，外缘布置定位块，实现与埚体(3)水平定位；埚体(3)便于标准化和生产制造，其圆盘上开槽和螺纹盲孔，用外盘根(2)，内盘根(4)与中间盘(1)密封。中间盘(1)、外盘根(2)、埚体(3)、内盘根(4)通过外部重量及拴紧力实现轴向压紧。通过中间盘(1)内置气路吹气可以对埚体(3)内壁及搅拌器上粘附的颗粒进行清理，中间盘(1)内置冷却水路即能防止温度向搅拌装置传导也可在热空气抽离时实施有效降温。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：本专利技术所涉及坩埚具有独立的中间盘(1)和埚体(3)。埚体(3)是损耗件，此种设计可以使埚体(3)制造简单，更换维修方便，成本低。本专利技术所涉及坩埚的中间盘(1)内置冷却水路和给埚体(3)抽气及送气的气路，通过中间盘(1)内置气路吹气可以对埚体(3)内壁及搅拌器上粘附的颗粒进行清理，中间盘(1)内置冷却水路即能防止温度向搅拌装置传导也可在热空气抽离时实施有效降温。本专利技术所涉及坩埚的中间盘(1)、外盘根(2)、埚体(3)、内盘根(4)通过外部重量及拴紧力实现轴向压紧。本专利技术所涉及坩埚的抽气及送气的气路位于中间盘(1)上，并且所采用的气路结构有利于防止合金液外溢，同时提高了埚体(3)的利用率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种搅拌法制备颗粒增强金属基复合材料用坩埚的全剖视图，图中，中间盘1、外盘根2、埚体3、内盘根4。图2为坩埚中间盘的示意图，图中，中间盘螺纹盲孔5、气孔6、中间盘内密封槽7、中间盘外密封槽8、定位块9、进水管10、气管11、法兰盘12、回水管13。图3为中间盘的水平半剖视图。图4为图3中A-A全剖视图。图5为埚体的示意图，图中，圆盘14、埚体螺纹盲孔15、埚体外密封槽16、埚体内密封槽17、储料罐18。图6为埚体的全剖视图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术专利进一步说明。一种搅拌法制备颗粒增强金属基复合材料用坩埚，如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，该坩埚的中间盘1采用管和板焊接而成，材料为不锈钢304，外盘根2和内盘根4的材料为石棉和四氟乙烯，埚体3由不锈钢304焊接。中间盘1由上盖板、下底板、3层中间支撑板、9块隔水板、2块增厚隔水板、进水管10、回水管13、气管11、法兰盘12及4个定位块9焊接而成。上盖板、下底板采用厚度为10mm的板材，外径Ф550mm，内径与埚体3内径相同为Ф260mm；3层中间支撑板采用厚度为10mm的板材，高度为40mm；9块隔水板采用厚度为5mm的板材；2块增厚隔水板采用厚度为25mm的板材，高度为40mm；进水管10和回水管13为Ф15mm的管材；气管11采用Ф40mm管材；法兰盘12由厚度10mm的板材机加工而成；定位块9由厚度20mm的板材机加工而成。中间盘1的总高度85mm。中间盘1的上盖板开设8mm╳4mm矩形截面的中间盘内密封槽7、中间盘外密封槽8，同时出于搬用方便的考虑，中间盘1上对称开设2个M16的中间盘螺纹盲孔5。中间盘1的最外层中间支撑板外缘均布焊接4个定位块9。如图3和图4所示。中间盘1的内层中间支撑板上均布6个Ф10mm的通孔，孔的轴线与中间盘1的轴线夹角为70°。埚体3总高度600mm，由圆盘14和储料罐18焊接而成。圆盘14采用25mm后的板材，外径Ф550mm，内径Ф260mm。圆盘14上开设8mm╳4mm矩形截面的埚体外密封槽16、埚体内密封槽17，同时出于搬用方便的考虑，其上对称开设2个M16的埚体螺纹盲孔15。储料罐18高度为575mm，由8mm的板材焊接而成。如图6所示。以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应该以权利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种搅拌法制备颗粒增强金属基复合材料用坩埚，其特征在于，主要包括中间盘(1)、外盘根(2)、埚体(3)、内盘根(4)，中间盘(1)上开设密封槽和螺纹盲孔，用盘根与搅拌装置密封，内置冷却水路和给埚体(3)抽气及送气的气路，外缘布置定位块，实现与埚体(3)水平定位，埚体(3)的圆盘上开密封槽和螺纹盲孔，用外盘根(2)、内盘根(4)与中间盘(1)密封，中间盘(1)、外盘根(2)、埚体(3)、内盘根(4)通过外部重量及拴紧力实现轴向压紧。

【技术特征摘要】
1.一种搅拌法制备颗粒增强金属基复合材料用坩埚，其特征在于，主要包括中间盘(1)、外盘根(2)、埚体(3)、内盘根(4)，中间盘(1)上开设密封槽和螺纹盲孔，用盘根与搅拌装置密封，内置冷却水路和给埚体(3)抽气及送气的气路，外缘布置定位块，实现与埚体(3)水平定位，埚体(3)的圆盘上开密封槽和螺纹盲孔，用外盘根(2)、内盘根(4)与中间盘(1)密封，中间盘(1)、外盘根(2)、埚体(3)、内盘根(4)通过外部重量及拴紧力实现轴向压紧。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：杨智勇，韩建民，李卫京，陈怀军，李志强，潘利科，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：新型
国别省市：北京;11