一种颗粒分散装置和铝基复合材料的制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种颗粒分散装置和铝基复合材料的制备方法，涉及铝合金材料的制备领域。该颗粒分散装置包括输送机、气体射流器和弥散型透气砖，气体射流器设置有吸入室、喷嘴和混合室，吸入室的入口与输送机的出口连通，喷嘴用于连接惰性气体输入机构，吸入室的出口和喷嘴的喷出口同时与混合室的进口连通，混合室的出口与弥散型透气砖连通，弥散型透气砖用于与铝合金熔炼炉连通。本申请不仅具有除气除杂的作用，同时也为制备铝基复合材料提供了一种低成本、高效率的颗粒分散装置，在铝基复合材料的制备过程中，采用上述颗粒分散装置对颗粒进行分散，可以使颗粒分散更均匀，从而提升铝基复合材料的力学性能和导热性能。铝基复合材料的力学性能和导热性能。铝基复合材料的力学性能和导热性能。

【技术实现步骤摘要】
一种颗粒分散装置和铝基复合材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及铝合金材料的制备领域，具体而言，涉及一种颗粒分散装置和铝基复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]金属基复合材料有效地综合了金属基体和增强体的优良特性，获得了高于基体和增强体本身性能的高性能结构和功能材料。其中，铝基复合材料是以铝及其合金为基体，以颗粒、晶须、纤维等为增强体通过一定的方法制备而成的复合材料，具有密度低、比强度高、耐疲劳、耐磨损和导电导热性能好等诸多优点。尤其以颗粒增强的铝基复合材料，有着各向同性、尺寸稳定性高、加工性能好、制备方法多样、成本较低等特点，广泛用于航空航天、汽车、军工的高端应用领域。
[0003]高导热铝合金材料以铝合金基体，以SiC、金刚石、石墨烯、碳纳米管等高导热颗粒或粉末为导热增强体，制备高于铝基体本身的高导热铝基复合材料。Mizuuchi等人采用放电等离子烧结技术制备得到的SiC体积分数70％的铝基复合材料，其热导率为252W/(m
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K)(Mizuuchi K,Inoue K,Agari Y,et al.Processing of Al/SiC composites in continuous solid
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liquid co
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existent state by SPS and their thermal properties[J].Composites Part B Engineering,2012,43(4):2012
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2019.)；而Tan则采用真空热压法制备Al
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40％金刚石复合材料，其热导率可达475W/(m
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K)复合材，远高于纯铝(Tan Z,Chen Z,Fan G,et al.Effect of particle size on the thermal and mechanical properties of aluminum composites reinforced with SiC and diamond[J].Materials&Design,2016,90:845
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851.)。
[0004]但包括上述方法在内的粉末冶金法、喷射沉积、挤压铸造法、金属浸渗等方法存在工艺复杂、成本高、不适合于制备大型、薄壁、结构复杂的产品，应用受限。而搅拌铸造法具有工艺设备简单、成本低、对铸件结构不敏感等优点，应用最为广泛。但存在增强颗粒容易产生偏聚、界面处易发生反应、易吸气等问题，阻碍了其应用。因此，颗粒能否在铝基体中的均匀分布成为铝基复合材料的关键技术问题之一，亟待解决。
[0005]鉴于此，特提出本申请。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供了一种颗粒分散装置和铝基复合材料的制备方法，将颗粒均匀地添加至铝合金熔体中，从而提升铝基复合材料的力学性能和导热性能。
[0007]本专利技术的实施例可以这样实现：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种颗粒分散装置，包括输送机、气体射流器和弥散型透气砖，所述气体射流器设置有吸入室、喷嘴和混合室，所述吸入室的入口与所述输送机的出口连通，所述喷嘴用于连接惰性气体输入机构，所述吸入室的出口和所述喷嘴的喷出口同时与所述混合室的进口连通，所述混合室的出口与所述弥散型透气砖连通，所述弥散型透气
砖用于与铝合金熔炼炉连通。
[0009]在可选的实施方式中，所述弥散型透气砖安装于所述铝合金熔炼炉的底部；或者，所述弥散型透气砖直接插设于所述铝合金熔炼炉内。
[0010]在可选的实施方式中，所述弥散型透气砖为弥散型多孔陶瓷透气砖。
[0011]在可选的实施方式中，所述输送机为微型螺旋输送机。
[0012]在可选的实施方式中，所述吸入室的入口和所述混合室的出口处均设置有电磁阀。
[0013]第二方面，本专利技术提供一种铝基复合材料的制备方法，其包括将铝或铝合金放入所述铝合金熔炼炉，熔化后精炼、保温，开启如前述实施方式任一项所述的颗粒分散装置将颗粒分散于金属熔体中。
[0014]在可选的实施方式中，所述颗粒包括增强颗粒或导热颗粒；
[0015]优选地，所述增强颗粒包括SiC、TiC、Al2O3、Ti2B、B4C、金刚石和碳纳米管中的至少一种；
[0016]优选地，所述导热颗粒包括SiC、金刚石和碳纳米管中的至少一种；
[0017]优选地，所述增强颗粒和所述导热颗粒的平均颗粒直径均为100nm～10μm。
[0018]在可选的实施方式中，从所述颗粒分散装置中喷射出的气体为氩气。
[0019]在可选的实施方式中，所述颗粒分散装置的所述输送机的转速为10～200r/min，时间为10～30min。
[0020]在可选的实施方式中，所述铝基复合材料的制备方法还包括：在所述颗粒添加结束后保温20～40min，浇铸。
[0021]本专利技术实施例的有益效果包括，例如：
[0022]本专利技术实施例提供了一种颗粒分散装置，其利用气体射流分散混合原理并结合弥散型透气砖，提高颗粒的分散性和动能，气体射流器吹入的惰性气体形成的脉冲流，促使颗粒均匀、分散地进入金属熔体。本申请一方面可以通过控制输送机电机的旋转速递，精确、有效地控制颗粒的输送速度；另一方面，利用气体射流器对产生的高速气体冲破颗粒的团聚，形成均匀分散的气固混合体，同时使颗粒具有较高的动能，为后续通过弥散型透气砖表面的气液界面提供了足够的能量，惰性气体进入金属熔体中形成微小的气泡，气泡与金属熔体中的气体和杂质接触后上浮至金属熔体表面，从而起到净化金属熔体的作用；而增强颗粒则从透气砖的弥散分布的陶瓷孔进入金属熔体，并沿着金属熔体流动方向均匀分散，从而达到颗粒的均匀分布的目的。由于弥散型多孔透气砖的孔隙尺寸很小，本专利技术特别适合于超细增强颗粒的分散或者超细的高导热颗粒的分散。因此，本申请不仅具有除气除杂的作用，同时也为制备铝基复合材料提供了一种低成本、高效率的颗粒分散装置。在铝基复合材料的制备过程中，采用上述颗粒分散装置对颗粒进行分散，可以使颗粒分散更均匀，与传统的搅拌铸造相比，本申请的整个分散搅拌过程都在金属熔体内部，不会引起吸气，同时颗粒分散效果更佳，具有广阔的应用前景。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对
范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0024]图1为本申请提供的颗粒分散装置直接插入铝合金熔炼炉时的结构示意图；
[0025]图2为本申请提供的颗粒分散装置安装于铝合金熔炼炉底部的结构示意图。
[0026]图标：100
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颗粒分散装置；1
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输送机电机；2
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...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种颗粒分散装置，其特征在于，包括输送机、气体射流器和弥散型透气砖，所述气体射流器设置有吸入室、喷嘴和混合室，所述吸入室的入口与所述输送机的出口连通，所述喷嘴用于连接惰性气体输入机构，所述吸入室的出口和所述喷嘴的喷出口同时与所述混合室的进口连通，所述混合室的出口与所述弥散型透气砖连通，所述弥散型透气砖用于与铝合金熔炼炉连通。2.根据权利要求1所述的颗粒分散装置，其特征在于，所述弥散型透气砖安装于所述铝合金熔炼炉的底部；或者，所述弥散型透气砖直接插设于所述铝合金熔炼炉内。3.根据权利要求1所述的颗粒分散装置，其特征在于，所述弥散型透气砖为弥散型多孔陶瓷透气砖。4.根据权利要求1所述的颗粒分散装置，其特征在于，所述输送机为微型螺旋输送机。5.根据权利要求1所述的颗粒分散装置，其特征在于，所述吸入室的入口和所述混合室的出口处均设置有电磁阀。6.一种铝基复合材料的制备方法，其特征在于，其包括将铝或铝合金放入所述铝合金熔炼炉，熔化后精炼、保温，开启如...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋东福，徐军，尹翠翠，宋秋福，黄石平，邹海平，陈明娟，
申请(专利权)人：江西虔悦新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：