CN110132677A - 一种陶瓷/金属熔体反应的高通量制件装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷/金属熔体反应的高通量制件装置，涉及金属基复合材料研究技术领域，包括：运动定位装置、上模、下模和控制器，运动定位装置的固定端固定设置，运动定位装置的活动端与上模连接，用于带动设置在上模下部的多个前驱体运动至设定位置，上模设置于下模的上方，下模用于固定放置于工作台上，下模上设置有多个加热槽，每个加热槽内设置有多个加热单元，下模和运动定位装置均与控制器电连接，以克服现有技术主要采用个案攻关和工艺组合逐个试错的研究模式，解决传统研究模式所存在的研发周期长和工艺通用性差的缺陷，能够提高陶瓷/金属熔体反应动力学试件的制件效率和表征效率，进而加快金属基复合材料研究的进程。
Description
技术领域
本发明涉及金属基复合材料研究技术领域，特别是涉及一种陶瓷/金属熔体反应的高通量制件装置。
背景技术
铝、镁基复合材料成本低，对节能减排意义重大，但其绝对强度、刚度不足，难以在工业中替代铁而实现大规模应用。通过在镁、铝等基体中引入高弹性模量的陶瓷微粒(如Al2O3、SiC、TiC等颗粒)有助于解决以上问题，其中，借助合金熔体与引入的陶瓷微粒的原为内生反应可制备颗粒以增强铝、镁基复合材料。陶瓷/金属界面的形貌特征和所存在的受该原位内生反应过程的控制，是当前研究的热点，开展“陶瓷/金属熔体”在不同工艺参数下的反应动力学的相关研究，有助于根据实际需求进行该金属基复合材料的设计，但目前大多数研究主要采用个案攻关和工艺组合逐个试错的研究模式，存在研发周期长、成本高、工艺通用性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种陶瓷/金属熔体反应的高通量制件装置，以解决上述现有技术存在的问题，提高陶瓷/金属熔体反应动力学试件的制件效率和试件的表征效率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种陶瓷/金属熔体反应的高通量制件装置，包括运动定位装置、上模、下模和控制器，所述运动定位装置的固定端固定设置，所述运动定位装置的活动端与所述上模连接，用于带动设置在所述上模下部的多个前驱体运动至设定位置，所述上模设置于所述下模的上方，所述下模用于固定放置于工作台上，所述下模上设置有多个加热槽，每个所述加热槽内设置有多个加热单元，所述下模和所述运动定位装置均与所述控制器电连接。
优选的，多个所述加热槽横向等间距固定设置在所述下模上。
优选的，每个所述加热槽内竖向等间距固定设置有多个加热单元。
优选的，所述加热单元包括坩埚、加热丝和热电偶，所述坩埚固定设置在所述加热槽内，所述加热丝固定缠绕在所述坩埚的外侧壁上，所述热电偶固定设置在所述坩埚内，所述加热丝和所述热电偶均与所述控制器电连接。
优选的，所述陶瓷/金属熔体反应的高通量制件装置还包括隔热板，每个所述加热槽的在其自身长度方向的两侧均固定设置有隔热板。
优选的，所述隔热板为石棉隔热板。
优选的，所述加热槽为硅酸铝加热槽。
优选的，所述上模还包括夹持装置，所述夹持装置固定设置在所述上模的下部，用于夹持所述前驱体。
优选的，所述运动定位装置为气缸。
优选的，多个所述加热单元在所述下模上呈矩阵形式排列。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供了一种陶瓷/金属熔体反应的高通量制件装置，在下模上横向固定设置有多个加热槽，并在每个加热槽内设置有多个加热单元，通过控制器控制每个加热单元的加热时间和加热温度，多个加热单元用于对上模下部设置的多个前驱体进行加热，这样设置，实现了同时进行多组陶瓷/金属熔体反应动力学试件的制件过程，且能够为后续的试件的表征试验作准备，从而提高了陶瓷/金属熔体反应动力学试件的制件效率和试件的表征效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的陶瓷/金属熔体反应的高通量制件装置轴测图；
图2为本发明提供的陶瓷/金属熔体反应的高通量制件装置轴测图主视图。
其中：1-下模；2-加热槽；3-夹持装置；4-上模；5-气缸；6-连接板；7-连接杆；8-安装架。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种陶瓷/金属熔体反应的高通量制件装置，以解决现有技术存在的问题，提高陶瓷/金属熔体反应动力学试件的制件效率和试件的表征效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1～2所示：本实施例提供了一种陶瓷/金属熔体反应的高通量制件装置，包括运动定位装置、上模4、下模1和控制器，运动定位装置的固定端与连接板6的下表面固定连接，连接板6的上表面与连接杆7的下端固定连接，连接杆7的上端固定连接于安装架8上，安装架8固定设置，运动定位装置的活动端与上模4连接，用于带动设置在上模4下部的多个前驱体运动至设定位置，上模4设置于下模1的上方，下模1用于固定放置于工作台上，下模1上设置有多个加热槽2，每个加热槽2内设置有多个加热单元，加热单元用于对下降至设定位置的前驱体加热，下模1和运动定位装置均与控制器电连接，通过控制器控制各个加热单元对前驱体的加热时间和加热温度。
优选的，同一个加热槽2内多个加热单元的加热温度相同，但加热时间各不相同；多个加热槽2内同一位置上的多个加热单元的加热时间相同，但加热温度不同，这样设置，能够实现在该装置内部同时进行多组陶瓷/金属熔体反应动力学试件的制件过程，且能够为后续的试件的表征试验作准备，多组陶瓷/金属熔体加热完成后，控制器控制运动定位装置向上运动，使浸入熔体内的前驱体缩回，前驱体离开熔体后在空气中冷却，冷却完成后，取下前驱体，从而获得多个陶瓷/金属熔体反应动力学试件；
再用金刚石玻璃刀切割前驱体长度的中点，按照上述方法对图中矩阵式排列的陶瓷/金属熔体反应动力学制样装置批量获得的多个试样逐一处理，再通过扫描电镜逐一观察切割所得试样的反应界面形貌，借助电镜附带的能谱、线扫描等，确定图中反应层的厚度，汇总上述多个实验获得的试样反应层厚度，同时记录每个试样对应的“反应时间”、“反应温度”参数，即可获得不同反应温度下这一尺寸的前驱体与金属熔体的反应表观动力学规律数据，由此可见，上述过程同时完成了多个陶瓷/金属熔体反应动力学试件的制件过程，且能够为多个试件的表征作准备，从而提高了陶瓷/金属熔体反应动力学试件的制件效率和试件的表征效率。
多个加热槽2横向等间距固定设置在下模1上，优选为5个。
每个加热槽2内竖向等间距固定设置有多个加热单元，优选为5个。
加热单元包括坩埚、加热丝和热电偶，坩埚固定设置在加热槽2内，加热丝固定缠绕在坩埚的外侧壁上，热电偶固定设置在坩埚内，热电偶用于监测坩埚内的温度是否达到设定温度，并将信号传递给控制器，加热丝和热电偶均与控制器电连接，控制器用于控制加热丝加热的时间和加热的温度。
陶瓷/金属熔体反应的高通量制件装置还包括隔热板，每个加热槽2的在其自身长度方向的两侧均固定设置有隔热板，以减少热量散失。
隔热板为石棉隔热板。
加热槽2为硅酸铝加热槽2，硅酸铝附在加热单元外侧，用于减少加热单元之间的热传递所造成的干扰影响，有助于控制加热单元温度的浮动范围。
上模4还包括夹持装置3，夹持装置3固定设置在上模4的下部，用于夹持前驱体。
运动定位装置为气缸5。
多个加热单元在下模1上呈矩阵形式排列，优选为5*5的矩阵形式。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种陶瓷/金属熔体反应的高通量制件装置，其特征在于：包括运动定位装置、上模、下模和控制器，所述运动定位装置的固定端固定设置，所述运动定位装置的活动端与所述上模的上部连接，用于带动设置在所述上模下部的多个前驱体运动至设定位置，且所述上模位于所述下模的上方，所述下模用于固定放置于工作台上，所述下模上设置有多个加热槽，每个所述加热槽内设置有多个加热单元，所述下模和所述运动定位装置均与所述控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的陶瓷/金属熔体反应的高通量制件装置，其特征在于：多个所述加热槽横向等间距固定设置在所述下模上。
3.根据权利要求1所述的陶瓷/金属熔体反应的高通量制件装置，其特征在于：每个所述加热槽内竖向等间距固定设置有多个所述加热单元。
4.根据权利要求1所述的陶瓷/金属熔体反应的高通量制件装置，其特征在于：所述加热单元包括坩埚、加热丝和热电偶，所述坩埚固定设置在所述加热槽内，所述加热丝固定缠绕在所述坩埚的外侧壁上，所述热电偶固定设置在所述坩埚内，所述加热丝和所述热电偶均与所述控制器电连接。
5.根据权利要求1所述的陶瓷/金属熔体反应的高通量制件装置，其特征在于：还包括隔热板，每个所述加热槽的在其自身长度方向的两侧均固定设置有隔热板。
6.根据权利要求5所述的陶瓷/金属熔体反应的高通量制件装置，其特征在于：所述隔热板为石棉隔热板。
7.根据权利要求1所述的陶瓷/金属熔体反应的高通量制件装置，其特征在于：所述加热槽为硅酸铝加热槽。
8.根据权利要求1所述的陶瓷/金属熔体反应的高通量制件装置，其特征在于：所述上模还包括夹持装置，所述夹持装置固定设置在所述上模的下部，用于夹持所述前驱体。
9.根据权利要求1所述的陶瓷/金属熔体反应的高通量制件装置，其特征在于：所述运动定位装置为气缸。
10.根据权利要求1所述的陶瓷/金属熔体反应的高通量制件装置，其特征在于：多个所述加热单元在所述下模上呈矩阵形式排列。
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