本发明专利技术公开了一种金属‑金属陶瓷层状复合材料的制备装置，包括：充气送料装置、液压推送装置、盛料装置、腔体、高频感应加热装置、浇注系统、内结晶器、结晶器、冷却装置、轧辊、牵引装置；本发明专利技术还公开了一种金属‑金属陶瓷层状复合材料的制备方法，首先，金属熔体通过浇注系统进入内结晶器与结晶器之间进行凝壳；然后，凝壳后与通过高频感应加热装置变成熔融状态的金属陶瓷复合材料接触，重熔凝壳内层，实现金属陶瓷复合材料与金属材料的冶金结合，生成金属‑金属陶瓷层状复合材料铸坯；最后，进行轧制处理；本发明专利技术提供制备装置与制备方法，设备简单，制备成本低，可以根据需要生产不同尺寸，不同陶瓷含量的金属‑金属陶瓷层状复合材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料制备领域，特别是涉及一种金属-金属陶瓷层状复合材料的制备装置与制备方法。
技术介绍
金属-陶瓷层状复合材料是利用复合技术使两种或两种以上的物理、化学、力学性能不同的金属与非金属材料在界面上实现牢固结合而制备的一种新型复合材料，在保持母材特性的同时具有“互补效应”，显著弥补母材在各项性能方面的不足。广泛地应用于汽车、舰船、航空航天、国防军工、石油化工以及核工业等领域。现有的金属-陶瓷层状复合材料的制备方法有多种。目前用以生产层状复合材料的主要方法有：扩散连接、钎焊、自蔓延高温合成连接等等。1、扩散连接在高温下将气态、固态或熔融状态的陶瓷材料，通过扩散作用从金属表面渗入内部以形成连接的方法，是目前研究较多的陶瓷/金属连接方法；其优点是可制备较大规格、结合牢固的复层材料，但由于工艺过程复杂，对表面加工和设备要求高。2、钎焊陶瓷与金属的钎焊方法，分为首先对陶瓷表面进行金属化处理的直接钎焊，和使用活性焊料的活性钎焊两种；该方法制备的复层材料局部存在固-固界面，生产效率低、无法生产大型的板材。3、自蔓延高温合成预先在陶瓷与金属连接处放置燃烧后能大量放热的固体粉末，将粉末局部点燃之后，粉末燃烧产生的大量热量使陶瓷与金属连接在一起，并同时将反应自发地进行下去。这种方法高效、节能、产品质量高。但是该方法难以获得密度非常高的产品。综上所述，现有的对金属-陶瓷层状复合材料的制备存在生产设备要求高、制备成本高、生产尺寸受限、陶瓷颗粒含量低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种金属-金属陶瓷层状复合材料的制备装置与制备方法，以解决上述现有技术存在的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：包括充气送料装置、液压推送装置、盛料装置、腔体、高频感应加热装置、绝热挡板、浇注系统、结晶器、冷却装置、轧辊和牵引装置；其中，所述盛料装置内部设置有所述腔体，所述腔体顶端设置有所述液压推送装置，所述充气送料装置一端穿过所述液压推送装置与所述腔体连通；所述高频感应加热装置设置在靠近所述盛料装置中部的外侧，所述绝热挡板设置在所述高频感应加热装置底端，所述结晶器设置在所述绝热挡板外侧，并且所述绝热挡板与所述结晶器之间设置有空隙，所述结晶器内部空腔内设置有冷却水，所述结晶器底端设置有所述冷却装置，所述浇注系统设置在所述结晶器顶端；所述牵引装置设置在所述盛料装置底端；所述轧辊设置于所述牵引装置与所述结晶器之间，所述轧辊设置有两个，两个所述轧辊相对设置，所述轧辊之间设置有间隙。可选的，所述高频感应加热装置与所述绝热挡板位置可调。可选的，所述冷却装置为水冷装置。一种金属-金属陶瓷层状复合材料的制备方法，使用金属-金属陶瓷层状复合材料的制备装置进行生产制造，所述金属-金属陶瓷层状复合材料的制备装置包括充气送料装置、液压推送装置、盛料装置、腔体、高频感应加热装置、绝热挡板、浇注系统、内结晶器、结晶器、冷却装置、轧辊、牵引装置，其具体操作步骤包括：步骤一、金属熔体通过所述浇注系统进入所述结晶器与所述绝热挡板之间，在所述结晶器与所述冷却装置的冷却作用下，靠近所述结晶器外壁的部位首先凝壳，靠近所述绝热挡板的部位因所述绝热挡板的绝热作用依然保持熔融状态；步骤二、金属陶瓷复合粉料经过所述充气送料装置进入所述腔体内，并在所述液压推送装置的作用下压实，实现粉料的致密化，并在压力的作用下不断向下移动，粉料经过所述高频感应加热装置，变成熔融状态；步骤三、熔融状态的金属陶瓷复合材料与所金属熔体在挡板下部接触，二者在所述液压推送装置压力作用下进行复合，实现内层金属陶瓷复合材料与外层金属材料在界面处的冶金结合，生成金属-金属陶瓷层状复合材料铸坯；步骤四、金属-金属陶瓷层状复合材料铸坯在所述牵引装置的作用下继续向下移动，温度逐渐冷却，得到需要尺寸的铸坯之后，停止在400-500℃的温度下通过轧辊进行轧制处理。可选的，所述金属陶瓷复合材料为铝合金粉末与碳化硼陶瓷颗粒的混合体。可选的，所述金属材料为铝合金。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术有益效果：本专利技术中的金属熔体通过浇注系统进入结晶器进行凝壳，靠近绝热挡板一侧保持熔融状态，并在绝热挡板下端与通过高频感应加热装置变成熔融状态的金属陶瓷复合材料接触，在上方液压推送装置的作用下二者进行结合，实现金属陶瓷复合材料与金属材料的冶金结合，生成金属-金属陶瓷层状复合材料铸坯，得到需要尺寸的铸坯后冷却到所需温度，进行轧制处理；本专利技术的整个制备过程中金属陶瓷复合材料在液压推送装置作用下向下移动，芯部材料致密紧实且没有氧化，且本专利技术提供的装置与方法在进行金属-金属陶瓷层状复合材料的冶金结合过程中可以连续不间断的进行生产，直到得到需要尺寸的铸坯，铸坯在下拉过程中自然冷却，在牵引装置上端设置轧辊进行轧制；理论上本专利技术中间层陶瓷颗粒体积分数百分比可达100％，即完全填充陶瓷颗粒。但一般为达到更好的结合强度和整体的力学性能，陶瓷颗粒百分比不宜超过60％。铸坯进行冷却再加热的处理，而是自然冷却或水冷使铸坯达到所需温度后直接进行轧制，实现了冶金结合与轧制处理同步进行，降低了生产成本，并且还可以满足产品的多种尺寸要求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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些实施例，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中一种金属-金属陶瓷层状复合材料的制备装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例中结晶器界面处温度分布的一维模型简化图；图3为本专利技术实施例中复层铸坯空冷条件下的一维模型简化图；图中：1-充气送料装置、2-液压推送装置、3-盛料装置、4-腔体、5-高频感应加热装置、6-绝热挡板、7-浇注系统、8-结晶器、9-冷却水、10-金属凝固前沿、11-冷却装置、12-铸坯、13-轧辊、14-牵引装置。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种金属-金属陶瓷层状复合材料的制备装置与制备方法。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本实施例提供一种金属-金属陶瓷层状复合材料的制备装置，如图1所示，包括充气送料装置1、液压推送装置2、盛料装置3、腔体4、高频感应加热装置5、绝热挡板6、浇注系统7、结晶器8、冷却装置11、轧辊13和牵引装置14；其中，盛料装置3内部设置有腔体4，腔体4顶端设置有液压推送装置2，充气送料装置1一端穿过液压推送装置2与腔体4连通；高频感应加热装置5设置在靠近盛料装置3中部的外侧，绝热挡板6设置在高频感应加热装置5底端，结晶器8设置在绝热挡板6外侧，并且绝热挡板6与结晶器8之间设置有空隙，结晶器8内部空腔内设置有冷却水9，结晶器8底端设置有冷却装置11，浇注系统7设置在结晶器8顶端；牵引装置14设置在盛料装置3底端；轧辊13设置于牵引装本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种金属‑金属陶瓷层状复合材料的制备装置，其特征在于：包括充气送料装置、液压推送装置、盛料装置、腔体、高频感应加热装置、绝热挡板、浇注系统、结晶器、冷却装置、轧辊和牵引装置；其中，所述盛料装置内部设置有所述腔体，所述腔体顶端设置有所述液压推送装置，所述充气送料装置一端穿过所述液压推送装置与所述腔体连通；所述高频感应加热装置设置在靠近所述盛料装置中部的外侧，所述绝热挡板设置在所述高频感应加热装置底端，所述结晶器设置在所述绝热挡板外侧，并且所述绝热挡板与所述结晶器之间设置有空隙，所述结晶器内部空腔内设置有冷却水，所述结晶器底端设置有所述冷却装置，所述浇注系统设置在所述结晶器顶端；所述牵引装置设置在所述盛料装置底端；所述轧辊设置于所述牵引装置与所述结晶器之间，所述轧辊设置有两个，两个所述轧辊相对设置，所述轧辊之间设置有间隙。
【技术特征摘要】
1.一种金属-金属陶瓷层状复合材料的制备装置，其特征在于：包括充气送料装置、液压推送装置、盛料装置、腔体、高频感应加热装置、绝热挡板、浇注系统、结晶器、冷却装置、轧辊和牵引装置；其中，所述盛料装置内部设置有所述腔体，所述腔体顶端设置有所述液压推送装置，所述充气送料装置一端穿过所述液压推送装置与所述腔体连通；所述高频感应加热装置设置在靠近所述盛料装置中部的外侧，所述绝热挡板设置在所述高频感应加热装置底端，所述结晶器设置在所述绝热挡板外侧，并且所述绝热挡板与所述结晶器之间设置有空隙，所述结晶器内部空腔内设置有冷却水，所述结晶器底端设置有所述冷却装置，所述浇注系统设置在所述结晶器顶端；所述牵引装置设置在所述盛料装置底端；所述轧辊设置于所述牵引装置与所述结晶器之间，所述轧辊设置有两个，两个所述轧辊相对设置，所述轧辊之间设置有间隙。2.根据权利要求1所述的一种金属-金属陶瓷层状复合材料的制备装置，其特征在于：所述高频感应加热装置与所述绝热挡板位置可调。3.根据权利要求1所述的一种金属-金属陶瓷层状复合材料的制备装置，其特征在于：所述冷却装置为水冷装置。4.一种金属-金属陶瓷层状复合材料的制备方法，其特征在于：使用如权利要求1至3任一项所述的金属-金属陶瓷层状复合材料的制备装置进行生产制造，所述金属-金属陶瓷层状复合材料的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：李廷举，王同敏，于赢水，张宇博，曹志强，接金川，卢一平，康慧君，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。