一种多工步短流程颗粒增强金属基复合材料搅拌制备系统技术方案

本发明专利技术涉及一种多工步短流程颗粒增强金属基复合材料搅拌制备系统，该系统包括操作平台，设置于所述操作平台上的坩埚电阻炉、冷却炉、搅拌装置，以及可置于所述坩埚电阻炉或所述冷却炉内的坩埚；工作状态时，所述搅拌装置置于所述坩埚内；当需要升温时，所述坩埚置于所述坩埚电阻炉内；当需要降温时，所述坩埚置于所述冷却炉内。本发明专利技术结合搅拌制备颗粒增强金属基复合材料的工序步骤和工艺特点，优化配置坩埚电阻炉、冷却炉、搅拌装置等主要生产设备和工装，并将其集成为一套生产系统。本发明专利技术能够实现节能、高效、稳定地批量制备颗粒增强金属基复合材料的目的。金属基复合材料的目的。金属基复合材料的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种多工步短流程颗粒增强金属基复合材料搅拌制备系统


[0001]本专利技术涉及颗粒增强金属基复合材料制备
，特别涉及一种多工步短流程颗粒增强金属基复合材料搅拌制备系统。

技术介绍

[0002]金属基复合材料(Metal Matrix Composites，简称MMC),因其具有良好的比强度、比刚度、耐磨性等综合力学性能和灵活的可设计性，而迅速得到了发展和应用。颗粒增强金属基复合材料，尤其是碳化硅颗粒增强铝基(SiCp/Al)复合材料具有良好的技术经济性，成为研究最多、最具有规模化应用前途的金属基复合材料。比较成熟的颗粒增强金属基复合材料的制备方法有：搅拌铸造法、粉末冶金法、喷射沉积法等。搅拌法制备颗粒增强金属基复合材料具有工艺简单、设备投入少、易于实现产业化等优点，较其它方法更具有竞争优势。目前，国内已有的搅拌法制备技术大都是针对实验室原理性或小规模制备颗粒增强金属基复合材料的工艺和系统，其制备效率低，采用设备能耗大，成本偏高，制备质量稳定性欠佳。
[0003]目前，现有技术多采用单台熔化炉实施机械搅拌制备碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)，即熔化、升温、降温、卷入和分散碳化硅、机械搅拌、再升温、浇注等工艺过程全部在同一台熔化设备中完成。其将铝合金熔体在同一熔化炉中加热至较高的温度后再降温，以便于低速搅拌卷入和高速搅拌分散碳化硅，随后又再次升温。升温和降温时间长，操作人员花费大量时间等待升温和降温，制备铝基复合材料的工作效率低；升温过程炉膛耐火材料也同时被加热至高的温度，在随炉或吹风的降温冷却过程中高温炉膛耐火材料也随之散热降温，导致电能损耗大，成本高；复合材料制备过程的温度调控不易实施，需结合熔化炉的加热和冷却热惯性等特点，依据经验调控加热炉的温度，由此导致熔体温度波动大，复合材料的制备质量也随之波动。受坩埚容量大小限制，每炉次只能制备50公斤左右复合材料，如果采用容量较大的坩埚，升温和降温过程更长、效率更低、能耗更大、制备成本更高。
[0004]随着市场对复合材料的需求增加，高效、低能耗、批量化制备颗粒增强铝基复合材料的技术和系统已成为急需解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是针对上述不足，提供一种多工步短流程颗粒增强金属基复合材料搅拌制备系统。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0007]一种多工步短流程颗粒增强金属基复合材料搅拌制备系统，该系统包括操作平台，设置于所述操作平台上的坩埚电阻炉、冷却炉、搅拌装置，和可置于所述坩埚电阻炉或所述冷却炉内的坩埚；工作状态时，所述搅拌装置置于所述坩埚内；当需要升温时，所述坩埚置于所述坩埚电阻炉内；当需要降温时，所述坩埚置于所述冷却炉内。
[0008]进一步的，所述的一种多工步短流程颗粒增强金属基复合材料搅拌制备系统，该系统包括多个所述坩埚电阻炉、所述搅拌装置和所述冷却炉，用于供多个所述坩埚交错循环工作使用。
[0009]进一步的，所述的一种多工步短流程颗粒增强金属基复合材料搅拌制备系统，该系统还包括搅拌装置支架；非工作状态时，所述搅拌装置置于所述冷却炉或所述搅拌装置支架上。
[0010]进一步的，所述的一种多工步短流程颗粒增强金属基复合材料搅拌制备系统，该系统还包括炉盖，所述炉盖具有冷却水道和抽真空接口，用于覆盖在所述坩埚上，实现密封和真空下熔化炉料功能。
[0011]进一步的，所述的一种多工步短流程颗粒增强金属基复合材料搅拌制备系统，所述坩埚为具有密封胶圈槽和冷却水道的法兰结构金属坩埚。
[0012]进一步的，所述的一种多工步短流程颗粒增强金属基复合材料搅拌制备系统，所述搅拌装置为带有冷却水道和抽真空接口的机械搅拌装置；其上设置摄像头、热电偶、观察口和加料口。
[0013]进一步的，所述的一种多工步短流程颗粒增强金属基复合材料搅拌制备系统，该系统还包括：
[0014]电控柜，用于控制所述坩埚电阻炉的通电、断电、温度和功率；和
[0015]系统控制台，用于与该系统的检测元器件和执行机构连接，通过控制器和计算机实现自动化生产控制。
[0016]进一步的，所述的一种多工步短流程颗粒增强金属基复合材料搅拌制备系统，该系统还包括：真空管道、真空罐、真空泵机组、冷却水管道和冷却塔；所述真空泵机组连接所述真空罐，所述真空罐连接所述真空管道；工作状态时，所述真空管道连通至所述坩埚内；所述冷却塔连接所述冷却水管道，所述冷却水管道连接所述搅拌装置和所述坩埚的冷却水道。
[0017]进一步的，所述的一种多工步短流程颗粒增强金属基复合材料搅拌制备系统，该系统还包括设置于所述操作平台外的浇注炉、浇注平台和锭模；所述浇注平台位于所述浇注炉前方，用于放置所述锭模，并调整所述锭模的高度和方位。
[0018]进一步的，所述的一种多工步短流程颗粒增强金属基复合材料搅拌制备系统，所述操作平台上还设置有加料装置，所述加料装置为漏斗状，用于盛放和加入所需的颗粒增强体。
[0019]本专利技术的优点与效果是：
[0020]1.本专利技术提供一种多工步短流程颗粒增强金属基复合材料搅拌制备系统，其结合搅拌制备颗粒增强金属基复合材料的工序步骤和工艺特点，优化配置坩埚电阻炉、冷却炉、搅拌装置、炉盖、浇注炉等主要生产设备和工装，并将其集成为一套制备系统。其能够实现节能、高效、稳定地批量制备颗粒增强金属基复合材料的目的。
[0021]2.采用本专利技术提供的搅拌制备系统，把升温和降温工序在不同设备和工装中分工完成，降低了能量消耗，同时缩短了生产周期，提高了生产效率。
[0022]3.采用本专利技术提供的搅拌制备系统，除了初次升温过程外，不需要对炉体耐火材料再次升温和降温，由此节约了30％以上的电能，降低了能源消耗和浪费。
[0023]4.本专利技术提供的搅拌制备系统通过坩埚电阻炉、冷却炉和浇注炉的功能分工以及预设工作温度，规避了加热炉的热惯性问题，提高了温度控制的准确性，避免了等待时间以及温度过热等问题，进而提高了复合材料制备质量的稳定性。
[0024]5.本专利技术提供的搅拌制备系统针对不同工序耗时不同的特点，合理配置不同工序所需的设备和工装数量，通过设备工装的共享使用，实现设备利用最大化，显著降低了生产设备和工装的投资，同时也减少了操作人员的配置需求，节约了人力资源。
[0025]6.本专利技术提供的搅拌制备系统巧妙合理地利用搅拌制备颗粒增强金属基复合材料制备工艺各阶段的特点，设置了不同的生产工步和工艺流转路径，实现了多工步、短流程的颗粒增强金属基复合材料制备方法，提高了生产效率、减少了电能损耗、降低了生产成本、稳定了产品质量。
[0026]7.采用该搅拌制备系统制备的颗粒增强金属基复合材料的范围广泛，其包括但不限于碳化硅颗粒增强铝基复合材料、氧化铝增强铝基复合材料、碳化硅增强镁基复合材料等其它颗粒增强金属基复合材料。
附图说明
[0027]图1示出本专利技术提供的搅拌制备系统的示意图。
[0028]附图标记说明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多工步短流程颗粒增强金属基复合材料搅拌制备系统，其特征在于，该系统包括操作平台(1)，设置于所述操作平台(1)上的坩埚电阻炉、冷却炉、搅拌装置，和可置于所述坩埚电阻炉或所述冷却炉内的坩埚；工作状态时，所述搅拌装置置于所述坩埚内；当需要升温时，所述坩埚置于所述坩埚电阻炉内；当需要降温时，所述坩埚置于所述冷却炉内。2.根据权利要求1所述的一种多工步短流程颗粒增强金属基复合材料搅拌制备系统，其特征在于，该系统包括多个所述坩埚电阻炉、所述搅拌装置和所述冷却炉，用于供多个所述坩埚交错循环工作使用。3.根据权利要求1或2所述的一种多工步短流程颗粒增强金属基复合材料搅拌制备系统，其特征在于，该系统还包括搅拌装置支架(10)；非工作状态时，所述搅拌装置置于所述冷却炉或所述搅拌装置支架(10)上。4.根据权利要求1或2所述的一种多工步短流程颗粒增强金属基复合材料搅拌制备系统，其特征在于，该系统还包括炉盖，所述炉盖具有冷却水道和抽真空接口，用于覆盖在所述坩埚上，实现密封和真空下熔化炉料功能。5.根据权利要求1或2所述的一种多工步短流程颗粒增强金属基复合材料搅拌制备系统，其特征在于，所述坩埚为具有密封胶圈槽和冷却水道的法兰结构金属坩埚。6.根据权利要求1或2所述的一种多工步短流程颗粒增强金属基复合材料搅拌制备系统，其特征在于，所述搅拌装置为带有冷却水道和抽真空接口的机械搅拌装置；其上设置摄像头、热电偶、观察...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩尚林，沙镇嵩，王学斌，杨智勇，李志强，韩建民，
申请(专利权)人：北京洛科瀚科技有限公司北京交通大学，
类型：发明
国别省市：