CN107858630A - 一种复合材料增强体高温处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种复合材料增强体高温处理系统，它包括有沿轴线方向水平安装的旋转筒，旋转筒中心处设有中心轴，中心轴与旋转筒之间通过肋条连接，中心轴一端活动安装在第一底座上，中心轴另一端活动安装在第二底座上，旋转筒一端设有加料口，旋转筒内腔一端设有第一加热棒，旋转筒内腔另一端设有第二加热棒，旋转筒端部外周面上设有动力环，机架顶部设有支撑辊，旋转筒内腔其中一端端部设有测温感应器，旋转筒内的中心轴上安装有通气筒。本发明处理后的粉末颗粒分散，形貌完整，有效提高加热效率，提高反应速度，降低反应温度。

Description

一种复合材料增强体高温处理系统

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种复合材料增强体高温处理装置。

背景技术

复合材料与其他材料相比具有比强度、比模量高，热膨胀系数小，良好的抗疲劳、抗蠕变性能及耐磨性、导热、导电性能好等一些列优点，使其在汽车、轨道交通、航空航天领域有广泛的应用，发挥着其不可替代的作用。例如金属基复合材料应用在汽车和轨道交通上可实现减轻重量、增加安全性、减少污染排放的目的，具有代表性的是短纤维和颗粒增强的铝基复合材料刹车片、活塞、连杆等零部件。但受生产成本的制约只能应用在高档汽车和列车上。如何降低复合材料的生产成本，实现其大规模应用是当前急需解决的问题。近十年来，先进复合材料的低成本技术已经成为国际范围研究发展的重点。面向大规模应用的各种复合材料体系的低成本技术各有侧重，其中颗粒增强金属基复合材料被认为是最有可能实现规模化开发与制备的材料体系。为了制备性能良好的颗粒增强铝基复合材料还必须对增强体颗粒做一系列的处理以便克服复合困难，润湿性差等问题。

对增强体进行高温氧化处理是是一种简单易行的处理方式，例如在制备碳化硅颗粒增强铝基复合材料时对碳化硅颗粒进行氧化处理使其外表层包覆一层二氧化硅，能够防止有害的界面反应产物Al4C3的产生，并提高增强体颗粒和铝基体之间的润湿性。普通的氧化方式使用高温箱式电阻炉,粉体装在耐高温的容器中,通常需要加热到800℃以上，由于炉内氧气浓度低导致所需的氧化时间较长，且氧化不均匀，容器底部的颗粒因温度低、氧气浓度低导致氧化不足，表层的颗粒与温度高、氧气浓度高导致氧化过度。且该氧化方式效率低能耗高，工作环境差。

发明内容

本发明提供一种复合材料增强体高温处理系统，通过旋转滚动式炉膛，使得增强体颗粒或短纤维在加热过程中不断翻转，使得增强体能均匀受热。加热元件固定在圆柱形炉膛的中心，由中心向四周辐射式加热，节约能源，提高加热效率。同时位于炉膛中心的通气管能持续的向炉膛内通入高纯气体，能够提高炉膛内的气氛浓度，达到降低反应温度，缩短反应时间的效果。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种复合材料增强体高温处理系统，它包括有沿轴线方向水平安装的旋转筒，旋转筒呈圆筒形或鼓形，旋转筒中心处设有中心轴，中心轴与旋转筒之间通过肋条连接，中心轴一端活动安装在第一底座上，中心轴另一端活动安装在第二底座上，第一底座、第二底座分别活动安装在机架相应的滑轨上，旋转筒一端设有加料口，旋转筒内腔一端设有第一加热棒，旋转筒内腔另一端设有第二加热棒，旋转筒端部外周面上设有动力环，机架顶部设有支撑辊，动力环由支撑辊承托，动力环通过安装在机架内的电动机带动旋转，旋转筒内腔其中一端端部设有测温感应器，旋转筒内的中心轴上安装有通气筒，第一加热棒、第二加热棒分别位于通气筒内腔两端。

所述的肋条呈辐射状分布在中心轴与旋转筒之间。

所述的旋转筒由内至外依次为内胆、保温层、外壳，所述的外壳为圆柱或者鼓形；内胆采用耐高温金属或陶瓷材料制成，保温层由耐火材料制成。

所述的通气筒采用耐高温金属或陶瓷材料制成，通气筒上设有流量控制阀。

与现有技术相比，本发明的优点为：

（1）本发明通过旋转式的旋转筒和肋条实现对粉体的均匀加热，通过一段时间的旋转后粉体的各部分反应均匀，避免了普通反应炉温度分布不均匀，粉体上下部分反应程度不一的问题，同时由于粉末处于滚动状态不发生结块现象，处理后的粉末颗粒分散，形貌完整。

（2）采用中心式的加热棒结构，使热量均匀向四周辐射，同时提高加热效率，热量更多的被粉体吸收，减少通过炉膛向空间中的扩散。

（3）中心的通气筒能够使粉体处于高浓度的气体氛围中，提高反应速度，降低反应温度。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合所有附图对本发明作进一步说明，本发明的较佳实施例为：参见附图1，本实施例所述的一种复合材料增强体高温处理系统包括有沿轴线方向水平安装的旋转筒1，旋转筒1呈圆筒形或鼓形，所述的旋转筒1由内至外依次为内胆、保温层、外壳，所述的外壳为圆柱或者鼓形；内胆采用耐高温金属或陶瓷材料制成，保温层由耐火材料制成，旋转筒1中心处设有中心轴，中心轴与旋转筒1之间通过肋条连接，肋条呈辐射状分布在中心轴与旋转筒1之间，中心轴一端活动安装在第一底座7上，中心轴另一端活动安装在第二底座8上，第一底座7、第二底座8分别活动安装在机架相应的滑轨上，旋转筒1一端设有加料口2，旋转筒1内腔一端设有第一加热棒5，旋转筒1内腔另一端设有第二加热棒6，旋转筒1端部外周面上设有动力环4，机架顶部设有支撑辊3，动力环4由支撑辊3承托，动力环4通过安装在机架内的电动机9带动旋转，旋转筒1内腔其中一端端部设有测温感应器11，旋转筒1内的中心轴上安装有通气筒10，第一加热棒5、第二加热棒6分别位于通气筒10内腔两端，通气筒10采用耐高温金属或陶瓷材料制成，通气筒10上设有流量控制阀。

通气筒用于向旋转筒内送气，测温感应器用于测量旋转筒内的温度，肋条增加散热面积，同时其螺旋线的形状能够在旋转筒转动时驱动粉体在炉膛内均匀分布。

操作时，首先通过加料口2加入粉体，启动控制柜设置好旋转速度、加热温度、加热功率、通气量，开启电动机驱动支撑辊转动，整个旋转筒开始转动，加热棒5和6直接加热粉体，通气筒10通入相应的气体，通过测温感应器（热电偶）检测和控制炉膛内的温度。一段时间后关闭电源，从加料口2将处理好的粉体取出。

实施例1

采用该粉体高温处理装置处理SiC粉体，完成粉体的高温氧化过程。为制备复合材料提供高质量的粉体原料。

首先打开加料口2，加入适量的SiC粉体，然后关闭加料口。设置旋转筒的转速为200转/分，加热温度900℃，开启加热棒，待温度达到900℃后从通气筒10中通入氧气，通气量1立方米/分，氧化2小时后关闭旋转电机、加热棒和通气管，待粉体冷却后从加料口2中取出，至此，高温氧化处理完成。

与现有技术相比，本实施例的优点为：

（1）本实施例通过旋转式的旋转筒和肋条实现对粉体的均匀加热，通过一段时间的旋转后粉体的各部分反应均匀，避免了普通反应炉温度分布不均匀，粉体上下部分反应程度不一的问题，同时由于粉末处于滚动状态不发生结块现象，处理后的粉末颗粒分散，形貌完整。

（2）采用中心式的加热棒结构，使热量均匀向四周辐射，同时提高加热效率，热量更多的被粉体吸收，减少通过炉膛向空间中的扩散。

（3）中心的通气筒能够使粉体处于高浓度的气体氛围中，提高反应速度，降低反应温度。

以上所述之实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种复合材料增强体高温处理系统，其特征在于：它包括有沿轴线方向水平安装的旋转筒（1），旋转筒（1）呈圆筒形或鼓形，旋转筒（1）中心处设有中心轴，中心轴与旋转筒（1）之间通过肋条连接，中心轴一端活动安装在第一底座（7）上，中心轴另一端活动安装在第二底座（8）上，第一底座（7）、第二底座（8）分别活动安装在机架相应的滑轨上，旋转筒（1）一端设有加料口（2），旋转筒（1）内腔一端设有第一加热棒（5），旋转筒（1）内腔另一端设有第二加热棒（6），旋转筒（1）端部外周面上设有动力环（4），机架顶部设有支撑辊（3），动力环（4）由支撑辊（3）承托，动力环（4）通过安装在机架内的电动机（9）带动旋转，旋转筒（1）内腔其中一端端部设有测温感应器（11），旋转筒（1）内的中心轴上安装有通气筒（10），第一加热棒（5）、第二加热棒（6）分别位于通气筒（10）内腔两端。

2.根据权利要求1所述的一种复合材料增强体高温处理系统，其特征在于：肋条呈辐射状分布在中心轴与旋转筒（1）之间。

3.根据权利要求1所述的一种复合材料增强体高温处理系统，其特征在于：旋转筒（1）由内至外依次为内胆、保温层、外壳，所述的外壳为圆柱或者鼓形；内胆采用耐高温金属或陶瓷材料制成，保温层由耐火材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种复合材料增强体高温处理系统，其特征在于：通气筒（10）采用耐高温金属或陶瓷材料制成，通气筒（10）上设有流量控制阀。