CN204509441U - 一种陶瓷颗粒增强镁基复合材料制备装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种陶瓷颗粒增强镁基复合材料制备装置，包括支架、熔化装置和离心铸造装置，熔化装置包括外壳、加热炉、坩埚和加料搅拌机构，加热炉设置在外壳内，坩埚设置在加热炉内，坩埚底部设有浆料排出管，浆料排出管的进口端设有浆料排放机构，外壳上方设有顶盖，加料搅拌机构包括固定杆和搅拌轴，固定杆一端与支架连接且能上下调节连接位置，固定杆另一端安装有搅拌电机，搅拌轴上端与搅拌电机连接，搅拌轴下端穿过顶盖且安装有加料器和搅拌叶片；离心铸造装置包括保温炉和铸造筒，支架上安装有旋转驱动机构，浆料排出管位于铸造筒内。本实用新型能确保陶瓷颗粒在金属熔体中均匀分散，防止金属熔体氧化吸气，提高了所制备的产品性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种金属基复合材料制备装置，尤其是涉及一种陶瓷颗粒增强镁基复合材料制备装置。
背景技术
现代科学技术的进步，对金属基复合材料提出了越来越高的要求，促进了对金属基复合材料的研究。陶瓷颗粒是镁基复合材料中最好的增强相，且近年来使用最多。制备陶瓷颗粒增强镁基复合材料常用的方法为搅拌铸造法，其是将作为增强相的陶瓷颗粒直接加入到高速搅拌的完全熔化或部分熔化的作为基体的金属熔体中，搅拌一段时间后将金属熔液浇筑在模具内形成陶瓷颗粒增强镁基复合材料。在搅拌铸造法制备过程中采用的制备装置存在以下缺点：(1)由于在高温情况下，陶瓷颗粒与金属熔体之间存在排斥作用，导致陶瓷颗粒不能很好的融入金属熔体，陶瓷颗粒的加入量受到一定限制；(2)在浇筑过程中陶瓷颗粒易聚集成团，在重力的影响下陶瓷颗粒下沉而造成分布不均，导致所制备的陶瓷颗粒增强镁基复合材料中的陶瓷颗粒分布不均；(3)由于制备装置为敞开结构，且浇筑也是在敞开环境中进行，所以易混入空气，使制得的陶瓷颗粒增强镁基复合材料性能不是十分理想。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种陶瓷颗粒增强镁基复合材料制备装置，其结构简单、设计合理且使用操作方便，能使陶瓷颗粒很好的融入金属熔体中，确保陶瓷颗粒在金属熔体中均匀分散，防止金属熔体氧化吸气，提高了所制备的产品性能。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种陶瓷颗粒增强镁基复合材料制备装置，其特征在于：包括支架以及安装在支架上部的熔化装置和安装在支架下部的离心铸造装置，所述熔化装置包括外壳、加热炉、坩埚和加料搅拌机构，所述加热炉设置在外壳内，所述坩埚设置在加热炉内，所述坩埚的底部设置有浆料排出管，所述浆料排出管的进口端设置有浆料排放机构，所述外壳上方设置有与其配合的顶盖，所述加料搅拌机构包括固定杆和搅拌轴，所述固定杆的一端与支架连接且能够上下调节连接位置，所述固定杆的另一端安装有搅拌电机，所述搅拌轴的上端与搅拌电机的输出轴连接，所述搅拌轴的下端穿过顶盖且伸入坩埚内，所述搅拌轴的下端安装有加料器和搅拌叶片，所述加料器位于搅拌叶片的上方；所述离心铸造装置包括保温炉安装在保温炉上的铸造筒，所述支架上安装有用于带动铸造筒和保温炉一起旋转的旋转驱动机构，所述浆料排出管的出口端穿过铸造筒的筒盖且位于铸造筒内。
上述的一种陶瓷颗粒增强镁基复合材料制备装置，其特征在于：所述浆料排放机构包括锥形塞和提拉杆，所述提拉杆的下端与锥形塞固定连接，所述提拉杆的上端穿出顶盖且位于顶盖外，所述提拉杆的形状为L形，所述锥形塞与浆料排出管的进口端配合。
上述的一种陶瓷颗粒增强镁基复合材料制备装置，其特征在于：所述旋转驱动机构包括电机安装架、驱动电机和旋转架，所述驱动电机安装在电机安装架上，所述驱动电机的输出轴与旋转架的下端固定连接，所述旋转架的上端与铸造筒的底部固定连接，所述保温炉安装在旋转架上，所述电机安装架固定在支架上。
上述的一种陶瓷颗粒增强镁基复合材料制备装置，其特征在于：所述顶盖上穿设有向坩埚内通入氩气的氩气管道，所述氩气管道上安装有阀门，所述氩气管道与氩气源连通。
上述的一种陶瓷颗粒增强镁基复合材料制备装置，其特征在于：所述加料器为方形不锈钢网。
上述的一种陶瓷颗粒增强镁基复合材料制备装置，其特征在于：所述顶盖上穿设有用于测量坩埚内温度的第一热电偶，所述铸造筒外设置有用于测量铸造筒温度的第二热电偶。
上述的一种陶瓷颗粒增强镁基复合材料制备装置，其特征在于：所述固定杆与支架滑动连接，所述固定杆通过顶紧螺栓固定在支架上。
上述的一种陶瓷颗粒增强镁基复合材料制备装置，其特征在于：所述支架上固定有固定框架，所述加热炉的下部设置在固定框架内。
上述的一种陶瓷颗粒增强镁基复合材料制备装置，其特征在于：所述加热炉和保温炉均为电阻炉。
上述的一种陶瓷颗粒增强镁基复合材料制备装置，其特征在于：所述坩埚为不锈钢坩埚。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型结构简单、设计合理且使用操作方便。
2、本实用新型搅拌轴的下端安装加料器，使用时在加料器内放入陶瓷预制体，这样能使陶瓷预制体均匀分散到金属熔体中，有效解决了高温情况下陶瓷颗粒与金属熔体之间存在排斥而导致陶瓷颗粒不能很好的融入金属熔体中的问题，保证了陶瓷的加入量。
3、本实用新型的离心铸造装置，使得在浇筑过程中浆液在离心力的作用下始终处于运动状态，能防止陶瓷颗粒聚集成团，确保了陶瓷颗粒在金属熔体中均匀分布，很好的提高了产品性能。
4、本实用新型顶盖上穿设有向坩埚内通入氩气的氩气管道，可在熔化前向坩埚内通入氩气作为保护气体，能有效防止金属熔体在搅拌过程发生氧化吸气；加之，熔化和铸造均在封闭环境下进行，进一步提高所制备的产品性能，且安全性高。
5、本实用新型将熔化装置和离心铸造装置集成为一体，可快速制备陶瓷颗粒增强镁基复合材料，有效提高了制备效率，且设备成本低廉，便于制造。
下面通过附图和实施例，对本实用新型做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型加料器的结构示意图。
附图标记说明:
1—顶盖； 2—固定杆； 3—加热炉；
4—坩埚； 5—加料器； 6—提拉杆；
7—阀门； 8—搅拌叶片； 9—浆料排出管；
10—氩气源； 11—搅拌电机； 12—外壳；
13—锥形塞； 14—搅拌轴； 15—顶紧螺栓；
16—铸造筒； 17—保温炉； 18—旋转架；
19—驱动电机； 20—氩气管道； 21—第二热电偶；
22—电机安装架； 23—支架； 24—第一热电偶；
25—固定框架。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括支架23以及安装在支架23上部的熔化装置和安装在支架23下部的离心铸造装置，所述熔化装置包括外壳12、加热炉3、坩埚4和加料搅拌机构，所述加热炉3设置在外壳12内，所述坩埚4设置在加热炉3内，所述坩埚4的底部设置有浆料排出管9，所述浆料排出管9的进口端设置有浆料排放机构，所述外壳12上方设置有与其配合的顶盖1，所述加料搅拌机构包括固定杆2和搅拌轴14，所述固定杆2的一端与支架23连接且能够上下调节连接位置，所述固定杆2的另一端安装有搅拌电机11，所述搅拌轴14的上端与搅拌电机11的输出轴连接，所述搅拌轴14的下端穿过顶盖1且伸入坩埚4内，所述搅拌轴14的下端安装有加料器5和搅拌叶片8，所述加料器5位于搅拌叶片8的上方；所述离心铸造装置包括保温炉17安装在保温炉17上的铸造筒16，所述支架23上安装有用于带动铸造筒16和保温炉17一起旋转的旋转驱动机构，所述浆料排出管9的出口端穿过铸造筒16的筒盖且位于铸造筒16内。
如图1所示，所述浆料排放机构包括锥形塞13和提拉杆6，所述提拉杆6的下端与锥形塞13固定连接，所述提拉杆6的上端穿出顶盖1且位于顶盖1外，所述提拉杆6的形状为L形，所述锥形塞13与浆料排出管9的进口端配合。金属镁在熔化时，锥形塞13处于浆料排出管9的进口端处，以将浆料排出管9关闭；当需要浇筑时，上提提拉杆6，将锥形塞13从浆料排出管9的进口端拔出，则浆液经浆料排出管9进入铸造筒16内。
如图1所示，所述旋转驱动机构包括电机安装架22、驱动电机19和旋转架18，所述驱动电机19安装在电机安装架22上，所述驱动电机19的输出轴与旋转架18的下端固定连接，所述旋转架18的上端与铸造筒16的底部固定连接，所述保温炉17安装在旋转架18上，所述电机安装架22固定在支架23上。工作时，驱动电机19带动旋转架18转动，旋转架18带动铸造筒16和保温炉17一起转动。
如图1所示，所述顶盖1上穿设有向坩埚4内通入氩气的氩气管道20，所述氩气管道20上安装有阀门7，所述氩气管道20与氩气源10连通。熔化前，打开阀门7，向坩埚4内通入氩气作为保护气体，防止金属镁在高温下氧化吸气。
如图2所示，所述加料器5为方形不锈钢网，不锈钢具有很好的耐高温性能。
如图1所示，所述顶盖1上穿设有用于测量坩埚4内温度的第一热电偶24，通过第一热电偶24所测温度，及时控制加热炉3的加热温度；所述铸造筒16外设置有用于测量铸造筒16温度的第二热电偶21，通过第二热电偶21所测温度，及时控制保温炉17的加热温度。
如图1所示，所述固定杆2与支架23滑动连接，所述固定杆2通过顶紧螺栓15固定在支架23上，便于调节，且连接方便。
如图1所示，所述支架23上固定有固定框架25，所述加热炉3的下部设置在固定框架25内，固定框架25的设置，便于将加热炉3固定在支架23上。
本实施例中，所述加热炉3和保温炉17均为电阻炉。
本实施例中，所述坩埚4为不锈钢坩埚，耐高温性能好。
本实用新型的工作过程为：1)在陶瓷颗粒中添加聚乙烯醇后压制成陶瓷预制体，将陶瓷预制体放入加料器5内，并将搅拌轴14上调位置使加料器5位于坩埚4的端口处，将锥形塞13置于浆料排出管9的进口端处，在坩埚4内放入金属镁，打开阀门7向坩埚4内通入氩气，坩埚4内的空气通过缝隙排出坩埚4；2)通入氩气约20分钟后，打开加热炉3，通过加热炉3对坩埚4内的金属镁加热，当金属镁熔化后，将搅拌轴14下调位置使得搅拌叶片8置于坩埚4的底部，加热炉3继续加热，待陶瓷预制体在金属熔体中融化分散到金属基体中后，开启搅拌电机11，则搅拌电机11带动搅拌轴14转动，搅拌叶片8搅拌将陶瓷溶液和金属镁溶液充分混合形成浆料；3)开启保温炉17对铸造筒16预热，防止浆料预冷凝固；当预热到工艺所需温度时，上调搅拌轴14，上提提拉杆6，则浆料通过浆料排出管9进入铸造筒16内；4)关闭保温炉17，开启驱动电机19，驱动电机19带动铸造筒16和保温炉17一起旋转对浆液产生离心力作用；待浆料冷却形成复合材料后，关闭驱动电机19，取出成型的复合材料。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种陶瓷颗粒增强镁基复合材料制备装置，其特征在于：包括支架(23)以及安装在支架(23)上部的熔化装置和安装在支架(23)下部的离心铸造装置，所述熔化装置包括外壳(12)、加热炉(3)、坩埚(4)和加料搅拌机构，所述加热炉(3)设置在外壳(12)内，所述坩埚(4)设置在加热炉(3)内，所述坩埚(4)的底部设置有浆料排出管(9)，所述浆料排出管(9)的进口端设置有浆料排放机构，所述外壳(12)上方设置有与其配合的顶盖(1)，所述加料搅拌机构包括固定杆(2)和搅拌轴(14)，所述固定杆(2)的一端与支架(23)连接且能够上下调节连接位置，所述固定杆(2)的另一端安装有搅拌电机(11)，所述搅拌轴(14)的上端与搅拌电机(11)的输出轴连接，所述搅拌轴(14)的下端穿过顶盖(1)且伸入坩埚(4)内，所述搅拌轴(14)的下端安装有加料器(5)和搅拌叶片(8)，所述加料器(5)位于搅拌叶片(8)的上方；所述离心铸造装置包括保温炉(17)安装在保温炉(17)上的铸造筒(16)，所述支架(23)上安装有用于带动铸造筒(16)和保温炉(17)一起旋转的旋转驱动机构，所述浆料排出管(9)的出口端穿过铸造筒(16)的筒盖且位于铸造筒(16)内。
2.按照权利要求1所述的一种陶瓷颗粒增强镁基复合材料制备装置，其特征在于：所述浆料排放机构包括锥形塞(13)和提拉杆(6)，所述提拉杆(6)的下端与锥形塞(13)固定连接，所述提拉杆(6)的上端穿出顶盖(1)且位于顶盖(1)外，所述提拉杆(6)的形状为L形，所述锥形塞(13)与浆料排出管(9)的进口端配合。
3.按照权利要求1或2所述的一种陶瓷颗粒增强镁基复合材料制备装置，其特征在于：所述旋转驱动机构包括电机安装架(22)、驱动电机(19)和旋转架(18)，所述驱动电机(19)安装在电机安装架(22)上，所述驱动电机(19)的输出轴与旋转架(18)的下端固定连接，所述旋转架(18)的上端与铸造筒(16)的底部固定连接，所述保温炉(17)安装在旋转架(18)上，所述电机安装架(22)固定在支架(23)上。
4.按照权利要求1或2所述的一种陶瓷颗粒增强镁基复合材料制备装置，其特征在于：所述顶盖(1)上穿设有向坩埚(4)内通入氩气的氩气管道(20)，所述氩气管道(20)上安装有阀门(7)，所述氩气管道(20)与氩气源(10)连通。
5.按照权利要求1或2所述的一种陶瓷颗粒增强镁基复合材料制备装置，其特征在于：所述加料器(5)为方形不锈钢网。
6.按照权利要求1或2所述的一种陶瓷颗粒增强镁基复合材料制备装置，其特征在于：所述顶盖(1)上穿设有用于测量坩埚(4)内温度的第一热电偶(24)，所述铸造筒(16)外设置有用于测量铸造筒(16)温度的第二热电偶(21)。
7.按照权利要求1或2所述的一种陶瓷颗粒增强镁基复合材料制备装置，其特征在于：所述固定杆(2)与支架(23)滑动连接，所述固定杆(2)通过顶紧螺栓(15)固定在支架(23)上。
8.按照权利要求1或2所述的一种陶瓷颗粒增强镁基复合材料制备装置，其特征在于：所述支架(23)上固定有固定框架(25)，所述加热炉(3)的下部设置在固定框架(25)内。
9.按照权利要求1或2所述的一种陶瓷颗粒增强镁基复合材料制备装置，其特征在于：所述加热炉(3)和保温炉(17)均为电阻炉。
10.按照权利要求1或2所述的一种陶瓷颗粒增强镁基复合材料制备装置，其特征在于：所述坩埚(4)为不锈钢坩埚。
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|---|---|---|---|---|
| CN105063446A (zh) * | 2015-08-12 | 2015-11-18 | 中国兵器工业第五九研究所 | 一种颗粒增强镁基复合材料制备方法 |
| CN109855427A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-06-07 | 河北丰维机械制造有限公司 | 一种具有搅拌功能的真空熔炼炉 |
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| CN105063446B (zh) * | 2015-08-12 | 2017-09-19 | 中国兵器工业第五九研究所 | 一种颗粒增强镁基复合材料制备方法 |
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