【技术实现步骤摘要】
一种表面增强梯度复合材料铸造设备和方法
本专利技术属于金属基梯度复合材料制备领域，具体涉及一种表面增强梯度复合材料铸造设备和方法。技术背景在先进耐磨材料领域，陶瓷/金属基表面增强梯度复合材料通过对金属材料表面进行复合化，获得表层具有耐磨功能的陶瓷/金属复合层，且陶瓷增强相体积分数从表面复合层向金属基体内部缓慢过渡，以连续变化的组分梯度来代替突变界面。因此，相较于“均质复合材料”或“非连续复合材料”，制备陶瓷/金属基表面增强梯度复合材料将充分发挥陶瓷良好的耐磨、耐高温和金属导电、导热和韧性好的特点，解决金属和陶瓷之间热膨胀系数不匹配的问题。陶瓷/金属基表面增强梯度复合材料的制备方法主要分为两种：第一种是在材料制备初期精确地形成组元逐层梯度分布；第二种类型是利用原子的扩散、流体的流动或热传导等自然传输现象在材料局部的显微结构中形成梯度分布。上述制备方法普遍存在制备工艺复杂、效率低、成本高、材料性能不稳定等问题。电磁分离法是一种新型金属基功能梯度复合材料制备方法，具有制备工艺简单、成本低等优点。其基本原理是基于金属熔体...
【技术保护点】
1.一种表面增强梯度复合材料铸造设备，其特征在于，所述铸造设备由熔炼坩埚、电磁感应线圈、电磁分离流道、辅助电磁分离芯棒、铸型、冷却装置和牵引机构组成；/n所述熔炼坩埚用于熔化被铸金属形成金属熔体，并对金属熔体的温度进行控制；/n所述电磁分离流道与所述熔炼坩埚连通，电磁分离流道外部设置有连通高频电源的所述电磁感应线圈，电磁分离流道由不会屏蔽磁场且不与熔体反应的材料加工而成，通过调节所述电磁感应线圈的功率和频率，可以控制电磁分离流道内部熔体温度和增强相的运动；/n所述辅助电磁分离芯棒与电磁分离流道同轴放置，由不与金属熔体反应的材料加工而成，沿金属熔体流动方向根据横截面形状不同分...
【技术特征摘要】
20190919 CN 20191088723831.一种表面增强梯度复合材料铸造设备，其特征在于，所述铸造设备由熔炼坩埚、电磁感应线圈、电磁分离流道、辅助电磁分离芯棒、铸型、冷却装置和牵引机构组成；
所述熔炼坩埚用于熔化被铸金属形成金属熔体，并对金属熔体的温度进行控制；
所述电磁分离流道与所述熔炼坩埚连通，电磁分离流道外部设置有连通高频电源的所述电磁感应线圈，电磁分离流道由不会屏蔽磁场且不与熔体反应的材料加工而成，通过调节所述电磁感应线圈的功率和频率，可以控制电磁分离流道内部熔体温度和增强相的运动；
所述辅助电磁分离芯棒与电磁分离流道同轴放置，由不与金属熔体反应的材料加工而成，沿金属熔体流动方向根据横截面形状不同分为两段，辅助电磁分离芯棒前段的横截面形状与电磁分离流道相同，但外轮廓尺寸小于电磁分离流道内腔尺寸，形成供金属熔体通过的缝隙，辅助电磁分离芯棒后段为圆锥体，通过调节辅助电磁分离芯棒与电磁分离流道间的缝隙，改变增强相在金属熔体表面的分布；
所述铸型设置在电磁分离流道下部，用于控制表面增强梯度复合材料的凝固和成形；
所述冷却装置设置在铸型下部，用于对金属铸坯进行强制冷却，使所述铸型中热量沿着金属熔体轴向和径向散失，铸坯沿着逆热流方向凝固生长，增强相随金属熔体凝固形成表面增强梯度复合材料；
所述牵引机构沿着铸坯拉制方向安装在冷却装置后部，用于对表面增强梯度复合材料进行连续拉制。
2.根据权利要求1所述的表面增强梯度复合材料铸造设备，其特征在于，所述熔炼坩埚能够由中间包取代，以便于进行连续生产。
3.根据权利要求1所述的表面增强梯度复合材料铸造设备，其特征在于，所述电磁分离流道设置于所述熔炼坩埚上部、下部或侧部，当电磁分离流道设置于所述熔炼坩埚上部或侧部时，金属熔体在液体静压力作用下流入电磁分离流道中；当电磁分离流道设置于所述熔炼坩埚下部时，金属熔体在重力作用下流入电磁分离流道中，所述电磁分离流道的数量为一个或多个。
4.根据权利要求1所述的表面增强梯度复合材料铸造设备，其特征在于，所述铸型采用冷却铸型、加热铸型、两相区铸型、低热铸型、梯温铸型或热-冷组合铸型中的任何一种。
5...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨耀华，刘雪峰，李昂，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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