CN102717063B - 短碳纤维铝基复合材料粉末冶金混料方法及其混料装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种短碳纤维铝基材料粉末冶金混料方法及其混料装置，混料方法为：将长度为2mm的镀铜碳纤维与颗粒度为200目的铝粉混合放置于混料装置内后，利用压力为0.5MPa的高压气体，将镀铜碳纤维和铝粉吹起，5分钟后停止通入高压气体，镀铜碳纤维和铝粉共同沉积并均匀混合。本发明的短碳纤维铝基材料粉末冶金混料方法，将镀铜碳纤维和铝粉混合放置后，再利用高压气体将镀铜碳纤维和铝粉吹起后共同沉积并均匀混合，能够克服现有的采用机械搅拌方式混合镀铜碳纤维和铝粉导致碳纤维成球并混合不均的缺陷，使得制备的短碳纤维金属基复合材料性能得到提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种粉末冶金混料方法，具体的为一种短碳纤维铝基材料粉末冶金混料方法和适用于该方法的短碳纤维铝基材料粉末冶金混料装置。
背景技术
现有的研究表明，碳纤维金属基复合材料具有高比强度、高比模量和低膨胀系数等优良物理性能，在汽车、航空和航天等领域有着广泛的运用前景。碳纤维金属基复合材料的制备方法主要有固态法和液态法两大类，由于液态法工艺简单、成本低而备受关注。
在碳纤维金属基复合材料的制备过程中，常常采用搅拌法混料，但是由于碳纤维使用普通的机械搅拌混合有易成球的特点，故在粉末冶金的粉料混合过程中，现有的采用普通的机械搅拌混合的方法不能够使短碳纤维与基体金属粉末均匀混合，因而不能得到性能较好的金属基复合材料。
为了解决现有机械搅拌混合方法产生的混料不均匀的问题，本发明旨在探索一种短碳纤维铝基材料粉末冶金混料方法及其混料装置，该短碳纤维铝基材料粉末冶金混料方法采用共同沉积的原理，可以使短碳纤维与金属基体粉末均匀地混合，使得制备的短碳纤维金属基复合材料性能得到提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种短碳纤维铝基材料粉末冶金混料方法和适用于该混料方法的短碳纤维铝基材料粉末冶金混料装置，该混料方法采用共同沉积的原理，可以使短碳纤维与金属基体粉末均匀地混合，使得制备的短碳纤维金属基复合材料性能得到提高。
要解决上述技术目的，本发明首先提出了一种短碳纤维铝基材料粉末冶金混料方法，将长度为2~3mm的镀铜碳纤维与颗粒度为200目的铝粉混合放置于混料装置内后，利用压力为0.4~0.6MPa的高压气体，将镀铜碳纤维和铝粉吹起，4~5分钟后停止通入高压气体，镀铜碳纤维和铝粉共同沉积并均匀混合。
进一步，所述碳纤维的体积分数为3%~5%。
本发明还提出了一种用于如上所述短碳纤维铝基材料粉末冶金混料方法的短碳纤维铝基材料粉末冶金混料装置，包括内设储料仓的混料仓体和盖装在混料仓体顶部的顶盖；
所述混料仓体的外周壁上设有进气孔，混料仓体的内周壁底部设有沿周向方向环绕其内周壁一周的喷气缝隙，混料仓体的侧壁内设有连接进气孔和喷气缝隙的缓冲腔，所述缓冲腔沿着混料仓体周向方向环绕一周；
所述储料仓的底面呈沿着从上往下的方向直径逐渐减小的凹面，且该凹面的斜率为常数或该凹面的斜率沿着底面边缘到中心逐渐减小；
所述喷气缝隙的下侧壁与储料仓底面相交，且喷气缝隙在其出气口处斜向下的斜度大于等于储料仓底面在其边缘处的斜度；
所述顶盖为透气顶盖。
进一步，所述进气孔为至少两个，并环形均布设置在所述混料仓体的外壁上；
进一步，所述混料仓体分体设置、并包括底座和环形仓体，所述底座和环形仓体的分界面为喷气缝隙和缓冲腔底面，所述环形仓体固定安装在底座上；
进一步，所述混料仓体的底面为锥面，所述喷气缝隙在其出气口处斜向下的斜度大于等于混料仓体底面的锥面斜度。
本发明的有益效果为：
本发明的短碳纤维铝基材料粉末冶金混料方法，将镀铜碳纤维和铝粉混合放置后，再利用高压气体将镀铜碳纤维和铝粉吹起后共同沉积并均匀混合，能够克服现有的采用机械搅拌方式混合镀铜碳纤维和铝粉导致碳纤维成球并混合不均的缺陷，使得制备的短碳纤维金属基复合材料性能得到提高。
本发明的短碳纤维铝基材料粉末冶金混料装置，通过在混料仓体上设置进气孔、喷气缝隙和缓冲腔，从进气孔进入的高压气体能够均匀地从喷气缝隙中喷出，另外，通过将混料仓体的底面设置为凹面，且喷气缝隙设置为在其出气口处的斜度大于等于储料仓底面在其边缘的斜度，高压气体能够将放置混料仓体内的物料吹起，通过将顶盖设置为透气顶盖，高压气体从顶盖流出混料仓体，而物料在混料仓体内被充分搅拌，随后共同沉积，得到混合均匀的物料。
附图说明
图1为本发明短碳纤维铝基材料粉末冶金混料装置实施例的结构示意图；
图2为底座结构示意图；
图3为环形仓体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
如图1所示，为本发明短碳纤维铝基材料粉末冶金混料装置实施例的结构示意图。本实施例的短碳纤维铝基材料粉末冶金混料装置，包括内设储料仓3的混料仓体1和盖装在混料仓体1顶部的顶盖2。
混料仓体1的外周壁上设有进气孔4，混料仓体1的内周壁底部设有沿周向方向环绕其内周壁一周的喷气缝隙5，混料仓体1的侧壁内设有连接进气孔4和喷气缝隙5的缓冲腔6，缓冲腔6沿着混料仓体1周向方向环绕一周，采用该结构的混料仓体1，高压气体从进气孔4进入后，通过缓冲腔6的缓冲作用，能够均匀地分布在缓冲腔6内，并均匀地从喷气缝隙5处喷出。
储料仓3的底面7呈沿着从上往下的方向直径逐渐减小的凹面，且该凹面的斜率为常数或该凹面的斜率沿着底面边缘到中心逐渐减小。储料仓底面7可以采用多种结构形式，如采用锥形凹面，即储料仓底面7的斜率为常数；还可采用球形凹面，此时储料仓底面7的斜率为：靠近储料仓3底面边缘的斜率大，靠近储料仓3底面中心的斜率小。
喷气缝隙5的下侧壁与储料仓底面7相交，且喷气缝隙5在其出气口处斜向下的斜度大于等于储料仓底面7的斜度或大于等于储料仓底面7在其边缘处的斜度。本实施例的喷气缝隙5在其出气口处斜向下的斜度大于等于储料仓底面7的锥面斜度，即高压气体的喷入储料仓3的方向朝向储料仓底面7，并通过将储料仓底面7设置为凹面对高压气体进行导流，能够顺利地将放置在储料仓3内的物料全部吹起，不会存在死角。
顶盖2为透气顶盖，高压气体能够从顶盖2处流出，便于高压气体流通。
本实施例的短碳纤维铝基材料粉末冶金混料装置，通过在混料仓体1上设置进气孔4、喷气缝隙5和缓冲腔6，从进气孔4进入的高压气体能够均匀地从喷气缝隙5中喷出，另外，通过将混料仓体1的底面7设置为凹面，且喷气缝隙5设置为在其出气口处斜向下的斜度大于等于储料仓底面7在其边缘的斜度，高压气体能够将放置混料仓体内的物料全部吹起，通过将顶盖2设置为透气顶盖，高压气体从顶盖2流出混料仓体1，而物料在混料仓体1内被充分搅拌，随后共同沉积，得到混合均匀的物料。
进一步，进气孔4为至少两个，并环形均布设置在混料仓体1的外壁上。本实施例的进气孔4设置为四个，通过将进气孔4设置为多个并环形均布，能够使得喷气缝隙5喷入储料仓3的气流更加均匀。
进一步，混料仓体1分体设置、并包括底座8和环形仓体9，底座8和环形仓体9的分界面为喷气缝隙5和缓冲腔6底面，环形仓体9固定安装在底座8上，如图2和图3所示，通过将混料仓体1分体设置，制作更加方便。
进一步，本实施例的储料仓底面7为锥面，喷气缝隙5在其出气口处的斜度大于等于混料仓体底面7的锥面斜度。储料仓底面7采用锥面制作简单，成本低廉。
下面结合本实施例的短碳纤维铝基材料粉末冶金混料装置对本发明的短碳纤维铝基材料粉末冶金混料方法的具体实施方式作详细说明。
第一实施例
本实施例的短碳纤维铝基材料粉末冶金混料方法，其具体内容如下：将长度为2mm的镀铜碳纤维与颗粒度为200目的铝粉混合放置于混料装置的储料仓3内后，通过设置在混料仓体1外周壁上的进气孔4向储料仓3内注入高压气体，并利用压力为0.5MPa的高压气体，将镀铜碳纤维和铝粉吹起，高压气体从顶盖2中流出储料仓3，镀铜碳纤维和铝粉的储料仓3内被均匀混合，5分钟后停止通入高压气体，镀铜碳纤维和铝粉共同沉积并均匀混合，本实施例的碳纤维的体积分数为5%，铝粉与碳纤维的混合物共150g，在储料仓内放置适量的铝粉与碳纤维，能够保证铝粉与碳纤维能够全部被吹起并充分混合。
本实施例的短碳纤维铝基材料粉末冶金混料方法，将镀铜碳纤维和铝粉混合放置后，再利用高压气体将镀铜碳纤维和铝粉吹起后共同沉积并均匀混合，能够克服现有的采用机械搅拌方式混合镀铜碳纤维和铝粉导致碳纤维成球并混合不均的缺陷，使得制备的短碳纤维金属基复合材料性能得到提高。
第二实施例
本实施例的短碳纤维铝基材料粉末冶金混料方法，其具体内容如下：将长度为3mm的镀铜碳纤维与颗粒度为200目的铝粉混合放置于混料装置的储料仓3内后，通过设置在混料仓体1外周壁上的进气孔4向储料仓3内注入高压气体，并利用压力为0.4MPa的高压气体，将镀铜碳纤维和铝粉吹起，高压气体从顶盖2中流出储料仓3，镀铜碳纤维和铝粉的储料仓3内被均匀混合，4分钟后停止通入高压气体，镀铜碳纤维和铝粉共同沉积并均匀混合，本实施例的碳纤维的体积分数为3%，铝粉与碳纤维的混合物共120g，在储料仓内放置适量的铝粉与碳纤维，能够保证铝粉与碳纤维能够全部被吹起并充分混合。
第三实施例
本实施例的短碳纤维铝基材料粉末冶金混料方法，其具体内容如下：将长度为2.5mm的镀铜碳纤维与颗粒度为200目的铝粉混合放置于混料装置的储料仓3内后，通过设置在混料仓体1外周壁上的进气孔4向储料仓3内注入高压气体，并利用压力为0.6MPa的高压气体，将镀铜碳纤维和铝粉吹起，高压气体从顶盖2中流出储料仓3，镀铜碳纤维和铝粉的储料仓3内被均匀混合，4.5分钟后停止通入高压气体，镀铜碳纤维和铝粉共同沉积并均匀混合，本实施例的碳纤维的体积分数为4%，铝粉与碳纤维的混合物共180g，在储料仓内放置适量的铝粉与碳纤维，能够保证铝粉与碳纤维能够全部被吹起并充分混合。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种短碳纤维铝基材料粉末冶金混料装置，其特征在于：包括内设储料仓的混料仓体和盖装在混料仓体顶部的顶盖；所述混料仓体的外周壁上设有进气孔，混料仓体的内周壁底部设有沿周向方向环绕其内周壁一周的喷气缝隙，混料仓体的侧壁内设有连接进气孔和喷气缝隙的缓冲腔，所述缓冲腔沿着混料仓体周向方向环绕一周；所述储料仓的底面呈沿着从上往下的方向直径逐渐减小的凹面，且该凹面的斜率为常数或该凹面的斜率沿着底面边缘到中心逐渐减小；所述喷气缝隙的下侧壁与储料仓底面相交，且喷气缝隙在其出气口处斜向下的斜度大于等于储料仓底面在其边缘处的斜度；所述顶盖为透气顶盖；利用该装置混料的方法为，将长度为2~3mm的镀铜碳纤维与颗粒度为200目的铝粉混合放置于混料装置内后，利用压力为0.4~0.6MPa的高压气体，将镀铜碳纤维和铝粉吹起，4~5分钟后停止通入高压气体，镀铜碳纤维和铝粉共同沉积并均匀混合。
2.根据权利要求1所述的短碳纤维铝基材料粉末冶金混料装置，其特征在于：所述进气孔为至少两个，并环形均布设置在所述混料仓体的外壁上。
3.根据权利要求2所述的短碳纤维铝基材料粉末冶金混料装置，其特征在于：所述混料仓体分体设置、并包括底座和环形仓体，所述底座和环形仓体的分界面为喷气缝隙和缓冲腔底面，所述环形仓体固定安装在底座上。
4.根据权利要求1-3任一项所述的短碳纤维铝基材料粉末冶金混料装置，其特征在于：所述混料仓体的底面为锥面，所述喷气缝隙在其出气口处斜向下的斜度大于等于混料仓体底面的锥面斜度。
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