CN112695222A - 一种颗粒增强铝基复合材料搅拌制备实验装置及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种颗粒增强铝基复合材料搅拌制备实验装置及使用方法，其特征在于：该装置包括减震轴承、搅拌杆、纯石墨搅拌叶片、支架、升降轮、绳索、电动机、调节旋钮、支撑杆、钻夹头、隔热板；所述的电动机固定在支撑杆上，支撑杆上设有调节旋钮并与支架相连接，所述的电动机通过绳索与升降轮相连，升降轮固定在支架上，所述的电动机上安装有钻夹头，所述搅拌杆设置在钻夹头上，隔热板通过调节旋钮固定在支架上，减震轴承固定在隔热板上，搅拌杆穿过减震轴承进入坩埚内，纯石墨搅拌叶片固定于搅拌杆上。

Description

一种颗粒增强铝基复合材料搅拌制备实验装置及使用方法
技术领域
本发明涉及颗粒增强金属基复合材料搅拌制备领域，具体涉及一种颗粒增强铝基复合材料搅拌制备实验装置及使用方法。
背景技术
随着科学技术的不断进步，对材料性能提出了更高的要求，既希望具有良好的机械性能，如高强度、高刚度、高韧性、高耐磨性和良好的抗疲劳性能等，又期望能在高温、高压、强烈腐蚀及辐照等极端环境条件下服役。传统的单一材料已难以满足上述要求。颗粒增强铝基复合材料(particulate reinforced aluminum matrix composites，PAMCs)因其比模量和比强度较高，耐磨性优异，高温力学性能良好，热膨胀系数较小，抗疲劳性能优异，尺寸稳定性高等特点而被广泛应用于航空航天，电子封装，交通运输，国防军工等领域。
颗粒增强铝基复合材料的制备方法中，搅拌铸造法由于工艺简单，生产成本低，适用于大批量规模化生产，被认为是最具发展潜力与推广价值的制备方法。在使用搅拌铸造法制备PAMCs过程中，搅拌操作可以添加增强颗粒并促使其在铝熔体内均匀分布，同时可以防止上层铝液过热及局部区域温度过低而发生凝固现象。但是，搅拌过程涉及高温高速、搅拌摩擦与碰撞，容易造成搅拌装置的破坏及杂质元素Fe的污染。此外，在实验研究过程中，小批量制备PAMCs时，现有一体式搅拌装置及大型搅拌装置体积庞大、操作复杂且容易造成资源浪费。而若采用其它搅拌方法如电磁搅拌，往往会因设备投入巨大而无法实现，导致PAMCs实验研究受阻。
现有实验搅拌制备装置主要存在以下不足：
1.采用一体机装置结构复杂，体积较大、生产成本较高，拆卸安装不方便，维护较难。
2.采用简易装置时，在制备过程中由于搅拌杆晃动幅度过大，导致搅拌叶片与坩埚壁发生碰撞，造成坩埚和搅拌叶片的损坏，缩短了装置的使用寿命。
3.采用简易装置时，在搅拌的过程中，炉口敞开造成热量散失，温度下降，导致所预设的温度不准确，影响实验结果。
4.采用简易装置时，搅拌过程中炉内上升的热流会加热电动机导致电动机使用寿命降低。
5.采用其它搅拌方法如电磁搅拌时，设备要求高，设备成本过大。
6.现有搅拌装置的搅拌杆及搅拌叶片多为合金材质，在高温下不能持续搅拌，且合金元素在高温下易溶于所制备的复合材料中，造成所制备的复合材料元素成分改变，影响预期实验结果。
因此，开发出一种结构简单，移动方便，使用寿命高，保温效果好，搅拌均匀，工作效率高的搅拌装置具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的问题是：提供一种颗粒增强铝基复合材料搅拌制备实验装置及使用方法，实现PAMCs小批量制备，以利于开展实验研究。
本发明为解决上述问题所提供的技术方案为：一种颗粒增强铝基复合材料搅拌制备实验装置及使用方法，该装置包括减震轴承、搅拌杆、纯石墨搅拌叶片、支架、升降轮、绳索、电动机、调节旋钮、支撑杆、钻夹头、隔热板。
所述的电动机固定在支撑杆上，支撑杆上设有调节旋钮并与支架相连接，所述的电动机通过绳索与升降轮相连，升降轮固定在支架上，所述的电动机上安装有钻夹头，所述搅拌杆设置在钻夹头上，隔热板通过调节旋钮固定在支架上，减震轴承固定在隔热板上，搅拌杆穿过减震轴承进入坩埚内，纯石墨搅拌叶片固定于搅拌杆上。
优选的，所述的搅拌杆为表面镀铬处理的304不锈钢；所述的升降轮通过绳索与电动机相连，并与调节旋钮配合可实现电动机的上下自由移动。
优选的，所述的电动机上安装有钻夹头可实现不同直径的搅拌杆的更换，纯石墨搅拌叶片通过紧固螺母固定于搅拌杆上。
优选的，所述的隔热板通过导套固定在支架上，隔热板中间凸起，有利于和炉腔形成封闭空间，隔热板上装有调节旋钮，可进行放松和紧固实现隔热板的上下自由移动和固定。
优选的，还包括把手，所述把手固定在支架上，方便操作人员抓握，实现该装置的轻松移动。
优选的，所述的减震轴承与搅拌杆的配合方式为间隙配合。
一种制备颗粒增强铝基复合材料的方法，所述方法包括以下步骤，
步骤一：往石墨坩埚中加入铝合金并升温熔化，待增强颗粒加入时，将该装置放到电阻炉炉口上方；
步骤二：转动调节旋钮，调整隔热板高度，使操作人员能看清炉内情况。
步骤三：转动调节旋钮，使电动机在升降轮的牵引下，将搅拌杆，纯石墨搅拌叶片垂直插入到熔体内，调整隔热板使其与炉体形成一封闭空间，启动电动机，开始搅拌。
步骤四：搅拌完毕后，关闭电动机，调整隔热板，电动机高度，将搅拌杆及纯石墨搅拌叶片移出电阻炉炉体，至此搅拌制备结束。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、本发明体积小巧，移动方便，结构简单，便于维护。
2、本发明设置了可移动的隔热板，可完全盖住炉口，减少了搅拌过程中炉内热量散失，并且可保护电动机，避免炉内上升热流对电动机的烘烤作用。
3、本发明在隔热板上安装了减震轴承，减少了搅拌过程中搅拌杆的振动及搅拌叶片与坩埚壁的碰撞，提高了搅拌杆、搅拌叶片及坩埚的使用寿命。
4、本发明采用镀铬304搅拌杆和纯石墨搅拌叶片，避免了杂质的引入，同时提高了装置的寿命。
5、采用电动机搅拌实现增强颗粒的均匀分布，使用手拉式升降装置和电动机驱动的纯石墨搅拌装置，通过整体控制系统实现搅拌位置，搅拌速度的操作与控制，提高了颗粒分布的均匀性及复合材料的质量。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明的整体结构示意图。
附图标注：1把手、2减震轴承、3搅拌杆、4纯石墨搅拌叶片、5支架、6升降轮、7绳索、8电动机、9调节旋钮、10支撑杆、11钻夹头、12隔热板。
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
参照图1，一种颗粒增强铝基复合材料简易搅拌装置，该装置包括把手1、减震轴承2、搅拌杆3、纯石墨搅拌叶片4、支架5、升降轮6、绳索7、电动机8、调节旋钮9、支撑杆10、钻夹头11、隔热板12；
电动机8固定在支撑杆上，支撑杆10上设有调节旋钮9并与支架5相连接，所述的电动机8通过绳索7与升降轮6相连，升降轮6固定在支架5上，把手1固定在支架5上，电动机8上安装有钻夹头11，搅拌杆3设置在钻夹头上，隔热板12通过调节旋钮9固定在支架5上，减震轴承2固定在隔热板12上，搅拌杆穿过减震轴承2进入坩埚内，纯石墨搅拌叶片4固定于搅拌杆3上；
在本实施例中，所述的搅拌杆为表面镀铬处理的304不锈钢；所述的升降轮通过绳索与电动机相连，并与调节旋钮配合可实现电动机的上下自由移动。
在本实施例中，所述的电动机上安装有钻夹头可实现不同直径的搅拌杆的更换，纯石墨搅拌叶片通过自身的内螺纹与搅拌杆上的外螺纹配合得以固定。
在本实施例中，所述的隔热板通过导套固定在支架上，隔热板中间凸起，有利于和炉腔形成封闭空间，隔热板上装有调节旋钮，可进行放松和紧固实现隔热板的上下自由移动和固定。
在本实施例中，还包括把手，所述把手固定在支架上，方便操作人员抓握，实现该装置的轻松移动。
在本实施例中，所述的减震轴承与搅拌杆的配合方式为间隙配合。
采用上述装置制备颗粒增强铝基复合材料的方法如下：
步骤一：选取纯铝作为基体合金，平均粒径为7μm的B4C颗粒作为增强颗粒，往石墨坩埚中加入1Kg纯铝块，将温度调至700℃，使纯铝块能快速熔化；
步骤二：铝块完全熔化后，升温至750℃加入适量K2TiF6试剂在铝熔体表面形成覆盖层；加入增强颗粒，将该装置放到电阻炉炉口上方；
步骤三：转动调节旋钮，调整隔热板高度，使操作人员能看清炉内情况。
步骤四：转动调节旋钮，使电动机在升降轮的牵引下，将镀铬304搅拌杆，纯石墨搅拌叶片垂直插入到熔体内，调整隔热板使其与炉体形成一封闭空间，启动电动机，开始搅拌。
步骤五：搅拌完毕后，关闭电动机，调整隔热板，电动机高度，将镀铬304搅拌杆，纯石墨搅拌叶片移出电阻炉炉体，至此搅拌结束，盖上炉盖，使熔体在750℃下保温3-4小时后冷却，颗粒增强铝基复合材料制备完成。
以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明保护范围内。

Claims (7)

1.一种颗粒增强铝基复合材料搅拌制备实验装置，其特征在于：该装置包括减震轴承、搅拌杆、纯石墨搅拌叶片、支架、升降轮、绳索、电动机、调节旋钮、支撑杆、钻夹头、隔热板；
所述的电动机固定在支撑杆上，支撑杆上设有调节旋钮并与支架相连接，所述的电动机通过绳索与升降轮相连，升降轮固定在支架上，所述的电动机上安装有钻夹头，所述搅拌杆设置在钻夹头上，隔热板通过调节旋钮固定在支架上，减震轴承固定在隔热板上，搅拌杆穿过减震轴承进入坩埚内，纯石墨搅拌叶片固定于搅拌杆上。
2.根据权利要求1所述的一种颗粒增强铝基复合材料搅拌制备实验装置，其特征在于：所述的搅拌杆为表面镀铬处理的304不锈钢；所述的升降轮通过绳索与电动机相连，并与调节旋钮配合可实现电动机的上下自由移动。
3.根据权利要求1所述的一种颗粒增强铝基复合材料搅拌制备实验装置，其特征在于：所述的电动机上安装有钻夹头可实现不同直径的搅拌杆的更换，纯石墨搅拌叶片通过紧固螺母固定与搅拌杆上。
4.根据权利要求1所述的一种颗粒增强铝基复合材料搅拌制备实验装置，其特征在于：所述的隔热板通过导套固定在支架上，隔热板中间凸起，有利于和炉腔形成封闭空间，隔热板上装有调节旋钮，可进行放松和紧固实现隔热板的上下自由移动和固定。
5.根据权利要求1所述的一种颗粒增强铝基复合材料搅拌制备实验装置，其特征在于：还包括把手，所述把手固定在支架上，方便操作人员抓握，实现该装置的轻松移动。
6.根据权利要求1所述的一种颗粒增强铝基复合材料搅拌制备实验装置，其特征在于：所述的减震轴承与搅拌杆的配合方式为间隙配合。
7.一种根据权利要求1-6中任意一项所述的装置制备颗粒增强铝基复合材料的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤，
步骤一：往石墨坩埚中加入铝合金并升温熔化，待增强颗粒加入时，将该装置放到电阻炉炉口上方；
步骤二：转动调节旋钮，调整隔热板高度，使操作人员能看清炉内情况；
步骤三：转动调节旋钮，使电动机在升降轮的牵引下，将搅拌杆，纯石墨搅拌叶片垂直插入到熔体内，调整隔热板使其与炉体形成一封闭空间，启动电动机，开始搅拌；
步骤四：搅拌完毕后，关闭电动机，调整隔热板，电动机高度，将搅拌杆及纯石墨搅拌叶片移出电阻炉炉体，至此搅拌制备结束。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60244460A (ja) * 1985-02-15 1985-12-04 Ryobi Ltd 鋳造用アルミニウム基複合材の製造装置
CN201347461Y (zh) * 2009-01-07 2009-11-18 永城科源电子铝箔有限公司 移动式石墨搅拌器
CN204638047U (zh) * 2015-02-09 2015-09-16 天津市裕盛液压机械有限公司 一种带有可拆卸搅拌杆的自动升降搅拌机构
CN106086530A (zh) * 2016-05-31 2016-11-09 江苏大学 一种原位铝基复合材料的制备方法及其装置
CN107029594A (zh) * 2017-05-16 2017-08-11 白可可 一种支撑方式可变的油漆搅拌机
CN111686641A (zh) * 2020-06-02 2020-09-22 南昌航空大学 一种亚微米陶瓷颗粒增强铝基复合材料搅拌制备装置及其制备方法
CN212017621U (zh) * 2020-03-27 2020-11-27 安徽聚力石油钻采设备科技有限公司 一种化学溶剂搅拌装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60244460A (ja) * 1985-02-15 1985-12-04 Ryobi Ltd 鋳造用アルミニウム基複合材の製造装置
CN201347461Y (zh) * 2009-01-07 2009-11-18 永城科源电子铝箔有限公司 移动式石墨搅拌器
CN204638047U (zh) * 2015-02-09 2015-09-16 天津市裕盛液压机械有限公司 一种带有可拆卸搅拌杆的自动升降搅拌机构
CN106086530A (zh) * 2016-05-31 2016-11-09 江苏大学 一种原位铝基复合材料的制备方法及其装置
CN107029594A (zh) * 2017-05-16 2017-08-11 白可可 一种支撑方式可变的油漆搅拌机
CN212017621U (zh) * 2020-03-27 2020-11-27 安徽聚力石油钻采设备科技有限公司 一种化学溶剂搅拌装置
CN111686641A (zh) * 2020-06-02 2020-09-22 南昌航空大学 一种亚微米陶瓷颗粒增强铝基复合材料搅拌制备装置及其制备方法

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