一种浇铸型预应力复合陶瓷制备装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种浇铸型预应力复合陶瓷制备装置及方法，所述浇铸型预应力复合陶瓷制备装置包括：模具单元、加热单元和降温单元；所述加热单元和降温单元分别插入模具单元的内部，并通过螺纹连接于模具单元，且降温单元独立地形成贯穿回路。本发明专利技术通过在浇铸过程中引入加热单元和降温单元，可有效解决现有浇铸过中出现的浇铸开裂、晶粒粗化等问题，制得低损伤预应力复合陶瓷，制备合格品率提升60％以上，机械强度和硬度可分别提升50％和30％。机械强度和硬度可分别提升50％和30％。机械强度和硬度可分别提升50％和30％。

【技术实现步骤摘要】
一种浇铸型预应力复合陶瓷制备装置及方法


[0001]本专利技术属于高技术陶瓷制备领域，特别是涉及一种浇铸型预应力复合陶瓷制备装置及方法。

技术介绍

[0002]陶瓷材料因其具有高绝缘特性、优异的耐腐蚀性以及较高的力学强度，被广泛的应用于航空、航天、船舶、兵器、电子、核工业等领域。
[0003]由于陶瓷材料属于脆性材料，常采用特定的工艺手段对其进行增强增韧处理，以获得满足特定服役环境下的性能指标或经济指标。
[0004]常规的增强增韧方法有很多，主要有颗粒增强、纤维增强、复合增强、结构增强以及预应力增强等等。
[0005]对于预应力增强，常规工艺主要有两种：一种是共烧方法，一种是浇铸方法。其中，共烧方法是指高膨胀的基体材料表面包覆一层或多层低膨胀系数的涂层材料，再经高温共烧获得预应力复合陶瓷，该类陶瓷的缺点是依然保留了陶瓷的脆性特点，并且可加工性能较差；浇铸方法是指将熔融之后的金属直接浇铸到陶瓷表面，形成预应力复合陶瓷，该类复合材料兼具金属和陶瓷的优点，在个体防护、装甲防护等安防领域具有广阔的应用前景。
[0006]现有关于浇铸型预应力复合陶瓷，存在两方面的问题：一是现有技术存在预热不充分导致陶瓷炸裂、降温太慢导致析晶等性能问题；二是有关浇注型预应力复合陶瓷制造装备未见公开报道。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术的主要目的在于，提供一种浇铸型预应力复合陶瓷制备装置及方法，通过引入加热单元及冷凝单元，可有效解决浇铸型预应力复合陶瓷预热不充分所导致的陶瓷炸裂、降温太慢所导致的析晶等系列问题，且其生产工艺简单，能够满足批量化生产要求。
[0008]本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种浇铸型预应力复合陶瓷制备装置，包括：模具单元、加热单元和降温单元；所述加热单元和降温单元分别插入模具单元的内部，并通过螺纹连接于模具单元，且降温单元独立地形成贯穿回路。
[0009]本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0010]优选的，前述的浇铸型预应力复合陶瓷制备装置，其中所述模具单元由上模具箱、下模具箱组成；所述上模具箱及下模具箱两者之间为自由配合或通过两液压支撑杆连接。
[0011]优选的，前述的浇铸型预应力复合陶瓷制备装置，其中所述加热单元由上发热体阵列、下发热体阵列、上测温单元和下测温单元组成；所述上发热体阵列和上测温单元分别插入上模具箱，所述上测温单元位于上发热体阵列的对称中心位置；所述下测温单元位于下发热体阵列的对称中心位置；所述上发热体阵列、下发热体阵列、上测温单元和下测温单
元通过螺纹连接于模具单元上。
[0012]优选的，前述的浇铸型预应力复合陶瓷制备装置，其中所述上发热体阵列呈均匀地对称分布；所述下发热体阵列呈均匀地对称分布。
[0013]优选的，前述的浇铸型预应力复合陶瓷制备装置，其中所述降温单元由上
‑
上进液管、上
‑
上出液管、上
‑
下进液管、上
‑
下出液管、下
‑
上进液管、下
‑
上出液管、下
‑
下进液管、下
‑
下出液管、上测温单元以及下测温单元组成。
[0014]优选的，前述的浇铸型预应力复合陶瓷制备装置，其中所述上模具箱从外到内由依次连接的上模具壁、上保温层组成；所述下模具箱从外到内由依次连接的下模具壁、下保温层及下模型层组成。
[0015]优选的，前述的浇铸型预应力复合陶瓷制备装置，其中所述上模具壁、下模具壁均为不锈钢材质；所述上保温层、下保温层均为无机耐火材料材质；所述下模型层是由风积沙组成的型腔，型腔内尺寸与设计的预应力复合陶瓷外形尺寸一致。
[0016]本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种浇铸型预应力复合陶瓷的制备方法，其包括以下步骤：
[0017]打开上模具箱，将陶瓷部件放入下模具箱，闭合上模具箱；
[0018]开启加热电源，上发热体阵列和下发热体阵列同时开始升温；
[0019]经上测温单元和下测温单元测温并反馈到加热单元，实现模具单元整体升温至预设温度；
[0020]模具单元升至预设温度之后，打开上模具箱，将熔化的金属液体倒入下模具箱，完成对陶瓷部件的全包覆；
[0021]关闭加热电源，启动降温单元，通过压缩泵的作用，冷凝剂在上
‑
上进液管和上
‑
上出液管、上
‑
下进液管和上
‑
下出液管、下
‑
上进液管和下
‑
上出液管、下
‑
下进液管和下
‑
下出液管组成的冷却管道中循环，经上测温单元和下测温单元测温并反馈到降温单元，实现模具单元的降温；
[0022]关闭降温单元，打开上模具箱，取出预应力复合陶瓷部件。
[0023]本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0024]优选的，前述的一种浇铸型预应力复合陶瓷的制备方法，其中所述升温速率为5
‑
30℃/min。
[0025]优选的，前述的一种浇铸型预应力复合陶瓷的制备方法，其中所述预设温度为200
‑
600℃。
[0026]优选的，前述的一种浇铸型预应力复合陶瓷的制备方法，其中所述降温速率为5
‑
50℃/min。
[0027]借由上述技术方案，本专利技术提出的一种浇铸型预应力复合陶瓷制备装置及方法，至少具有下列优点：
[0028]1、低缺陷浇铸：通过引入加热单元，可实现陶瓷部件的精准预热可以避免在后续浇铸时因为过大的温度冲击造成陶瓷部件开裂、崩边以及内应力过大等缺陷，合格品率提升60％以上；
[0029]2、高质量复合：通过引入降温单元，可以实现预应力复合陶瓷部件的快速可控降温，一方面可避免表面浇铸金属因为降温过慢出现晶粒粗化，获得细化晶粒结构，实现机械
性能的大幅度提升(提升约50％)；另一方面可通过快速降温，达到类似淬火的处理效果，实现表面表面硬化，表面硬度可提升30％；从而最终获得高质量预应力复合陶瓷部件的制备。
[0030]3、本专利技术通过在浇铸过程中引入加热单元和降温单元，可有效解决现有浇铸过中出现的浇铸开裂、晶粒粗化等问题，制得低损伤预应力复合陶瓷，制备合格品率提升60％以上，机械强度和硬度可分别提升50％和30％。
[0031]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
[0032]图1为本专利技术实施例的浇铸型预应力复合陶瓷制备装置的结构示意图；
[0033]图2为本专利技术实施例的浇铸型预应力复合陶瓷制备装置中降温单元的结构示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种浇铸型预应力复合陶瓷制备装置，其特征在于，包括：模具单元、加热单元和降温单元；所述加热单元和降温单元分别插入模具单元的内部，并通过螺纹连接于模具单元，且降温单元独立地形成贯穿回路。2.如权利要求1所述的浇铸型预应力复合陶瓷制备装置，其特征在于，所述模具单元由上模具箱、下模具箱组成；所述上模具箱及下模具箱两者之间为自由配合或通过两液压支撑杆连接。3.如权利要求1所述的浇铸型预应力复合陶瓷制备装置，其特征在于，所述加热单元由上发热体阵列、下发热体阵列、上测温单元和下测温单元组成；所述上发热体阵列和上测温单元分别插入上模具箱，所述上测温单元位于上发热体阵列的对称中心位置；所述下测温单元位于下发热体阵列的对称中心位置；所述上发热体阵列、下发热体阵列、上测温单元和下测温单元通过螺纹连接于模具单元上；所述上发热体阵列呈均匀地对称分布；所述下发热体阵列呈均匀地对称分布。4.如权利要求1所述的浇铸型预应力复合陶瓷制备装置，其特征在于，所述降温单元由上
‑
上进液管、上
‑
上出液管、上
‑
下进液管、上
‑
下出液管、下
‑
上进液管、下
‑
上出液管、下
‑
下进液管、下
‑
下出液管、上测温单元以及下测温单元组成。5.如权利要求1所述的浇铸型预应力复合陶瓷制备装置，其特征在于，所述上模具箱从外到内由依次连接的上模具壁、上保温层组成；所述下模具箱从外到内由依次连接的下模具壁、下保温层及下模型层组成。6.如权利要求1所述的浇铸型预应力复合陶瓷制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：旷峰华，张洪波，崔鸽，任瑞康，任佳乐，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：