CN117965944A - 一种SiC颗粒增强铝基复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属材料技术领域，尤其是一种Si C颗粒增强铝基复合材料及其制备方法，包括支撑座，所述支撑座的顶部固定安装有熔炉，所述熔炉用于对混合的后材料进行熔炼，所述支撑座的侧壁固定安装有控制基体，还包括：负压装置，设置于所述熔炉与所述控制基体之间，用于将所述熔炉内部的空气向外抽出；本发明通过控制旋转提升组件向上移动，使得旋转提升组件在翻转的过程中，一方面会对拦截的物质进行收集，以有利于减少物质掺杂进入熔液的内部，另一方面旋转提升组件会带动熔液向上翻腾，从而在熔液向上翻腾的过程中，若是熔液中存在空气，则配合负压装置被排出，进而减少熔液中的空气，有利于提高复合材料的良品率。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料领域，尤其涉及一种SiC颗粒增强铝基复合材料及其制备方法。
背景技术
SiC颗粒增强铝基复合材料是一种具有高强度、高硬度、耐高温和良好耐磨性能的新型材料，在航天航空、汽车、军事等领域具有广泛的应用前景。
现有技术中，机械搅拌法作为一种制备颗粒增强金属基复合材料的有效方法，具有制备过程中、成本低等优点，已经成为各大企业制备SiC颗粒增强铝基复合材料的主要手段之一，其工艺条件对复合材料的制备质量和性能有着重要影响，然而，在非真空条件下使用机械搅拌等工艺难免接触或卷入空气，同时，SiC颗粒的加入，使得溶体的流动性降低，气体不易逸出，容易造成后续铸件时的孔隙率较高，影响最终材料的致密性。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种SiC颗粒增强铝基复合材料及其制备方法。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种SiC颗粒增强铝基复合材料及其制备方法，该制备工艺包括以下步骤：
S1、配料：按照一定的比例将铝基体、SiC颗粒和添加剂混合在一起；
S2、熔炼：将混合后的材料放入熔炼炉中，加热至铝基体融化，并保持一定的时间使得SiC颗粒充分润湿；
S3、搅拌：将熔融的铝基复合倒入搅拌器中，并加入适量的添加剂，以改变界面结合性能，然后进行机械搅拌；
S4、浇注：将搅拌完成后的铝基复合材料浇注入模具中，冷却后脱模；
S5、后处理：对制备好的复合材料进行热处理，机加工等后处理工序，以进一步提高其性能；
其中，S1至S5中的所述机械搅拌装置包括支撑座，所述支撑座的顶部固定安装有熔炉，所述熔炉用于对混合的后材料进行熔炼，所述支撑座的侧壁固定安装有控制基体，还包括：
负压装置，设置于所述熔炉与所述控制基体之间，用于将所述熔炉内部的空气向外抽出；
旋转提升组件，设置于所述熔炉的内部，用于对溶液进行搅拌并带动溶液向上翻转，并使得气体在溶液翻转时向所述熔炉的上方溢出，以被所述负压装置排出；
密封盖，设置于所述熔炉的顶部；
驱动件，固定安装于所述密封盖的顶部，用于驱动所述旋转提升组件旋转搅拌，并带动溶液向上翻腾；
其中，本发明通过控制旋转提升组件向上移动，使得旋转提升组件在翻转的过程中，一方面会对拦截的物质进行收集，以有利于减少物质掺杂进入熔液的内部，影响复合材料的性能的情况，另一方面旋转提升组件会带动熔液向上翻腾，从而在熔液向上翻腾的过程中，若是熔液中存在空气，则配合负压装置被排出，进而减少熔液中的空气，有利于提高复合材料的良品率。
优选的，所述旋转提升组件包括：
竖筒，所述竖筒的底端与所述熔炉的内部底面转动连接，所述竖筒的顶端与所述驱动件的输出轴端固定连接；
滑槽，对称开设于所述竖筒的外壁上；
密封件，用于对所述滑槽进行密封；
第一螺纹杆，固定安装于所述熔炉的内部底面，且所述第一螺纹杆位于所述竖筒的内部；
螺纹座，螺纹连接于所述第一螺纹杆的外壁上；
两个连接杆，对称转动连接于所述螺纹座的两侧壁上；
两个搅拌铲板，分别与两个所述连接杆转动连接；
限位翻转组件，设置有两组，用于对两个所述搅拌铲板进行限位，以使得两个所述搅拌铲板在转动的过程中位置不会发生偏移，并在两个所述连接杆沿着所述滑槽向上移动一定距离后，以驱动对应位置的所述搅拌铲板转动九十度，以带动溶液向上翻腾。
优选的，所述限位翻转组件包括：
齿轮，固定连接于所述连接杆的外壁上；
齿条，固定连接于所述滑槽的内部侧壁上；
电动推杆，通过衔接座固定连接于所述螺纹座的底部；
U型卡板，固定连接于所述电动推杆的伸缩端；
扭簧，固定连接在所述齿轮与所述螺纹座之间，且所述扭簧套设于所述连接杆的外壁上。
优选的，还包括：
T型滑板，滑动连接于所述搅拌铲板的侧壁上；
保护壳，固定安装于所述T型滑板朝向所述螺纹座的一侧；
矩形槽，开设与所述保护壳的侧壁上；
连接座，固定连接于所述T型滑板的侧壁上，且所述连接座位于所述保护壳的内部；
电推杆，转动连接于所述连接座上，且所述电推杆的伸缩端穿过所述矩形槽后延伸至所述保护壳的外部；
弹性伸缩件，固定连接于所述电推杆的端部；
可折叠密封件，固定安装于所述电推杆的伸缩端外壁上，且与所述矩形槽固定连接；
第二螺纹杆，固定连接于所述第一螺纹杆的顶端；
圆形螺纹座，螺纹连接于所述第二螺纹杆的外壁上；
圆形孔，呈圆周阵列开设于所述圆形螺纹座的外壁上；
收集组件，设置于所述搅拌铲板的侧壁上，用于对收集的界面反应物进行收集。
优选的，所述第二螺纹杆的螺距线径比大于所述第一螺纹杆的螺距线径比。
优选的，所述收集组件包括：
收集槽，开设于所述搅拌铲板的侧壁上；
筛选框，固定安装于所述搅拌铲板的侧壁上，且所述筛选框与所述收集槽连通。
优选的，还包括：
遮流板，滑动连接于所述搅拌铲板的侧壁上，在所述搅拌铲板翻转九十度后，用于增大与溶液的接触面积，以辅助将旋转中的溶液进行拦停，所述遮流板的一端部固定连接有配重块，所述遮流板的另一端部固定连接有切割板；
两个限位块，对称固定连接于所述遮流板的两侧壁上。
优选的，还包括：
分切刀，固定安装于所述T型滑板的端部，用于对氧化膜进行分切。
优选的，所述负压装置包括：
真空泵，所述真空泵固定安装于所述控制基体的顶部；
风管，所述风管的一端与所述真空泵的进气端固定连通，所述风管的另一端贯穿所述密封盖与所述熔炉的内部连通。
一种SiC颗粒增强铝基复合材料，根据权利要求至权利要求中任意一项所述的一种SiC颗粒增强铝基复合材料的制备装置加工而成，其特征在于，所述SiC颗粒增强铝基复合材料包括铝基体，铝基体包括内部和外部，内部中具有亚微米级SiC颗粒，外部中具有微米级SiC颗粒。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明通过控制旋转提升组件向上移动，并在此过程中完成翻转九十度，在翻转的过程中一方面会对拦截的物质进行收集，以有利于减少物质掺杂进入熔液的内部，影响复合材料的性能的情况，另一方面旋转提升组件会带动熔液向上翻腾，从而在熔液向上翻腾的过程中，若是熔液中存在空气，则配合负压装置被排出，进而减少熔液中的空气，有利于提高复合材料的良品率。
2.本发明通过遮流板的设置，使得遮流板推动切割板滑出，通过设置的限位块限制切割板的滑出距离，使得切割板在滑出后更好的对氧化膜层进行分割，通过切割板的设置使得氧化层被分成两份，使得被分割后的氧化层有利于避开与T型滑板的端部接触，使得氧化层以及杂质容易通过T型滑板的两侧的空间进入收集槽的内部收集，另一方面，增大与旋转过程中熔液的接触面积，进而大大增加液体作旋转流动的阻力,消除圆周向的旋转运动，以有利于使得熔液快速停止转动，有利于避免溶液转动时间过长，损坏氧化层进而导致杂质进入到熔液中的情况。
3.本发明通过筛选框的设置，使得熔液会通过筛选框流回熔液中，减少熔液的浪费，而产生的氧化膜以及界面反应物等杂质，会被筛选框拦截，从而有利于统一进行收集处理，且因为收集槽开设于搅拌铲板的侧壁上，所以在两个搅拌铲板倾斜后，液体直接会回流至熔炉中，有利于避免熔液向滑槽的方向流动。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图；
图2为本发明的加工设备整体结构示意图；
图3为本发明沿熔炉剖面后的结构示意图；
图4为本发明的竖筒的结构示意图；
图5为本发明沿竖筒剖面后的结构示意图；
图6为本发明的图5中A处结构放大图；
图7为本发明的图5中B处结构放大图；
图8为本发明沿竖筒进一步剖面后的结构示意图；
图9为本发明的图8中C处结构放大图；
图10为本发明的搅拌铲板的结构示意图；
图11为本发明的SiC颗粒铝基复合材料的剖视图。
图中：1、支撑座；101、铝基体；102、微米级SiC颗粒；103、亚微米级SiC颗粒；2、熔炉；3、控制基体；4、密封盖；5、驱动件；6、竖筒；7、滑槽；8、第一螺纹杆；9、螺纹座；10、连接杆；11、搅拌铲板；12、遮挡件；13、齿轮；14、齿条；15、电动推杆；16、U型卡板；17、衔接座；18、T型滑板；19、保护壳；20、矩形槽；21、连接座；22、电推杆；23、可折叠密封件；24、第二螺纹杆；25、圆形孔；26、收集槽；27、筛选框；28、遮流板；29、配重块；30、切割板；31、限位块；32、分切刀；33、真空泵；34、风管；35、圆形螺纹座；36、弹性伸缩杆；37、万向磁性球；38、扭簧。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
应用场景：现有技术中，机械搅拌法作为一种制备颗粒增强金属基复合材料的有效方法，具有制备过程中、成本低等优点，已经成为各大企业制备SiC颗粒增强铝基复合材料的主要手段之一，其工艺条件对复合材料的制备质量和性能有着重要影响，然而，在非真空条件下使用机械搅拌等工艺难免接触或卷入空气，同时，SiC颗粒的加入，使得溶体的流动性降低，气体不易逸出，容易造成后续铸件时的孔隙率较高，影响最终材料的致密性。
如图1至图11所示的一种SiC颗粒增强铝基复合材料及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：
S1、配料：按照一定的比例将铝基体、SiC颗粒和添加剂混合在一起；
S2、熔炼：将混合后的材料放入熔炼炉中，加热至铝基体融化，并保持一定的时间使得SiC颗粒充分润湿；
S3、搅拌：将熔融的铝基复合倒入搅拌器中，并加入适量的添加剂，以改变界面结合性能，然后进行机械搅拌；
S4、浇注：将搅拌完成后的铝基复合材料浇注入模具中，冷却后脱模；
S5、后处理：对制备好的复合材料进行热处理，机加工等后处理工序，以进一步提高其性能；
其中，S1至S5中的所述机械搅拌装置包括支撑座1，支撑座1的顶部固定安装有熔炉2，熔炉2用于对混合的后材料进行熔炼，支撑座1的侧壁固定安装有控制基体3，还包括：
负压装置，设置于熔炉2与控制基体3之间，用于将熔炉2内部的空气向外抽出；
旋转提升组件，设置于熔炉2的内部，用于对溶液进行搅拌并带动溶液向上翻转，并使得气体在溶液翻转时向熔炉2的上方溢出，以被负压装置排出；
密封盖4，设置于熔炉2的顶部；
驱动件5，固定安装于密封盖4的顶部，用于驱动旋转提升组件旋转搅拌，并带动溶液向上翻腾；
具体说明，在混合液填充完成后，操作者通过控制基体3先控制驱动件5启动工作，驱动件5驱动旋转提升组件启动工作，旋转提升组件在转动的过程中会带动熔融状态下的混合原液旋转，在此过程中，旋转会产生涡流，通过旋转提升组件的旋转搅拌有利于增强sic颗粒均匀分布到熔融的液体中，但是，旋转提升组件搅拌的过程中会使得熔液产生涡流，进而空气容易进入，进而导致后续浇注的过程中致密性变差，影响复合材料的性能，所以，在搅拌的过程中，控制基体3还会控制负压装置启动工作，通过负压装置将熔炉2中的空气向外排出，以减少空气进入熔液的情况；
并且，在旋转提升组件搅拌的过程中，旋转提升组件会逐渐向上移动，一方面有利于对熔液的不同部分均能够进行搅拌，另一方面，在旋转提升组件上升到预定高度后，控制基体3控制驱动件5停止工作，使得旋转提升组件的一部分处于液面以上，此时熔液在惯性的作用下，会继续转动，所以熔液会向旋转提升组件撞击，因为在熔液搅拌的过程中会产生界面反应物、氧化膜以及其它夹杂物等，所以旋转提升组件静止状态下会对熔液表层的物质进行收集，在收集一定时间后，控制基体3再次控制旋转提升组件向上移动，并在此过程中完成翻转九十度，在翻转的过程中一方面会对拦截的物质进行收集，以有利于减少物质掺杂进入熔液的内部，影响复合材料的性能的情况，另一方面旋转提升组件会带动熔液向上翻腾，从而在熔液向上翻腾的过程中，若是熔液中存在空气，则配合负压装置被排出，进而减少熔液中的空气，有利于提高复合材料的良品率。
作为可选的实施方式，驱动件5可以选用伺服电机或者马达。
作为本发明的一种实施方式，旋转提升组件包括：
竖筒6，竖筒6的底端与熔炉2的内部底面转动连接，竖筒6的顶端与驱动件5的输出轴端固定连接；
滑槽7，对称开设于竖筒6的外壁上；
密封件，用于对滑槽7进行密封；
第一螺纹杆8，固定安装于熔炉2的内部底面，且第一螺纹杆8位于竖筒6的内部；
螺纹座9，螺纹连接于第一螺纹杆8的外壁上；
两个连接杆10，对称转动连接于螺纹座9的两侧壁上；
两个搅拌铲板11，分别与两个连接杆10转动连接；
限位翻转组件，设置有两组，用于对两个搅拌铲板11进行限位，以使得两个搅拌铲板11在转动的过程中位置不会发生偏移，并在两个连接杆10沿着滑槽7向上移动一定距离后，以驱动对应位置的搅拌铲板11转动九十度，以带动溶液向上翻腾；
具体说明，驱动件5驱动竖筒6转动，因为连接杆10的端部穿过滑槽7，所以竖筒6转动带动连接杆10转动，连接杆10带动螺纹座9与搅拌铲板11转动，搅拌铲板11在转动的过程中会带动熔液转动，以使得sic颗粒能够与熔液充分混合，在此过程中，连接杆10还会同步带动螺纹座9转动，螺纹座9转动的过程中会沿着螺纹杆的外壁向上移动，从而带动搅拌铲板11向上运动，使得搅拌铲板11对不同部分的熔液均能够转动，在搅拌铲板11高速的转动过中，会使得熔液产生涡流，在连接杆10带动搅拌铲板11上升一定距离后停止运动，使得搅拌铲板11的一部分延伸出熔液的液面以上，在搅拌铲板11停止运动后，熔液在惯性的作用下仍旧会继续转动，从而会使得熔液向搅拌铲板11的侧壁上冲击，在这个过程中，搅拌铲板11可以大大增加液体作旋转流动的阻力,消除圆周向的旋转运动，从而有利于在搅拌铲板11停下后尽快消除涡流，以有利于减少空气跟随涡流进入熔液中的情况，并且在溶液与空气交界处出产生的夹杂物以及其它物质也会被搅拌铲板11拦截；
在一定时间后，控制基体3控制限位翻转组件先解除对搅拌铲板11的限位，控制基体3再控制驱动件5启动工作，使得竖筒6转动，在螺纹座9的作用下继续带动连接杆10向上移动，在连接杆10向上移动的过程中，限位翻转组件会驱动对应位置的搅拌铲板11转动九十度，在搅拌铲板11转动的过程中，一方面带动溶液向上翻腾，使得空气逸出，以配合负压装置将空气进行排出，另一方面，搅拌铲板11在翻转的过程中会带动收集的夹杂物以及界面反应物等进行收集，以减少进入熔液对后续成型造成影响的情况发生。
需要进一步说明的是，搅拌铲板11由一基板和两块倾斜板组成，从而在搅拌铲板11收集的过程中，溶液以及杂质会沿着倾斜板向基板上流动，以有利于更好的处理界面反应物以及夹杂物等。
作为可选的实施方式，密封件具体为可以折叠伸缩的遮挡件12，用于对滑槽7的内部进行密封，以减少熔液通过滑槽7进入竖筒6的内部，密封件为现有技术，以上列举其中一种，此处不做过多列举。
作为本发明的一种实施方式，限位翻转组件包括：
齿轮13，固定连接于连接杆10的外壁上；
齿条14，固定连接于滑槽7的内部侧壁上；
电动推杆15，通过衔接座17固定连接于螺纹座9的底部；
U型卡板16，固定连接于电动推杆15的伸缩端；
扭簧38，固定连接在齿轮13与螺纹座9之间，且扭簧38套设于连接杆10的外壁上；
具体说明，控制基体3先控制电动推杆15启动工作，通过电动推杆15做收缩运动带动U型卡板16从搅拌铲板11的侧壁上脱离，以解除对搅拌铲板11的限位，随后连接杆10向上移动会带动齿轮13向上移动，齿轮13与齿条14接触后会驱动齿轮13自身转动，齿轮13带动连接杆10转动，连接杆10带动搅拌铲板11转动，从而使得搅拌铲板11转动九十度，搅拌铲板11转动的过程中，连接杆10继续向上移动一定距离，以带动搅拌铲板11与熔液脱离，以有利于后续对收集的界面反应物以及熔液进行收集。
作为本发明的一种实施方式，还包括：
T型滑板18，滑动连接于搅拌铲板11的侧壁上；
保护壳19，固定安装于T型滑板18朝向螺纹座9的一侧；
矩形槽20，开设与保护壳19的侧壁上；
连接座21，固定连接于T型滑板18的侧壁上，且连接座21位于保护壳19的内部；
电推杆22，转动连接于连接座21上，且电推杆22的伸缩端穿过矩形槽20后延伸至保护壳19的外部；
弹性伸缩件，固定连接于电推杆22的端部；
可折叠密封件23，固定安装于电推杆22的伸缩端外壁上，且与矩形槽20固定连接；
第二螺纹杆24，固定连接于第一螺纹杆8的顶端；
圆形螺纹座35，螺纹连接于第二螺纹杆24的外壁上；
圆形孔25，呈圆周阵列开设于圆形螺纹座35的外壁上；
收集组件，设置于搅拌铲板11的侧壁上，用于对收集的界面反应物进行收集；
作为本发明的一种实施方式，第二螺纹杆24的螺距线径比大于第一螺纹杆8的螺距线径比；
具体说明，在上述实施例中提到，通过齿轮13与齿条14的配合使得搅拌铲板11翻转指定角度后对界面反应物以及杂质收集，然而，部分杂质被搅拌铲板11收集后需要进行清理，给操作者带来不便；
因此，在搅拌铲板11转动完成后，电推杆22正对滑槽7，随后控制基体3控制电推杆22启动工作，电推杆22带动弹性伸缩件穿过滑槽7后进入圆形孔25的内部，进而使得连接杆10带动圆形螺纹座35转动，在第二螺纹杆24的作用下会使得圆形螺纹座35向上运动，因为第二螺纹杆24的螺距线径比大于第一螺纹杆8的螺距线径比，在旋转速度相等的情况下，圆形螺纹座35向上移动的速度更快，从而圆形螺纹座35会带动电推杆22在保护箱的内部转动，电推杆22在转动的过程中会压缩可折叠密封件23收缩以适配运动轨迹，通过可折叠密封件23的设置有利于避免熔液进入到保护箱的内部中，最终，电推杆22会以连接座21为轴线向上偏转，并且，因为T型滑板18与搅拌铲板11滑动连接，所以在电推杆22向上移动的过程中通过连接座21会带动搅拌铲板11以连接杆10的端部为轴点转动，使得两个搅拌铲板11运动呈倒八字型，从而利用两个搅拌铲板11的倾斜使得杂质更容易进入到收集机构收集，以有利于后续进行统一处理，有利于减少杂质再次进入熔液中的情况。
需要进一步说明的是，弹性伸缩件包括弹性伸缩杆36与万向磁性球37，弹性伸缩杆36与万向磁性球37转动连接，进而在万向磁性球37进入圆形孔25的内部后能够与圆形螺纹座35吸附，从而在圆形螺纹座35向上运动时，万向磁性球37可以在圆形孔25的内部转动，且不会与圆形孔25脱离，从而有利于圆形螺纹座35带动弹性伸缩件向上移动。
作为本发明的一种实施方式，收集组件包括：
收集槽26，开设于搅拌铲板11的侧壁上；
筛选框27，固定安装于搅拌铲板11的侧壁上，且筛选框27与收集槽26连通；
具体说明，在两个搅拌铲板11呈倒八字型后，在斜面的引导下会通过收集槽26进入筛选框27的内部，使得熔液会通过筛选框27流回熔液中，减少熔液的浪费，而产生的氧化膜以及界面反应物等杂质，会被筛选框27拦截，从而有利于统一进行收集处理，且因为收集槽26开设于搅拌铲板11的侧壁上，所以在两个搅拌铲板11倾斜后，液体直接会回流至熔炉2中，有利于避免熔液向滑槽7的方向流动。
作为本发明的一种实施方式，还包括：
遮流板28，滑动连接于搅拌铲板11的侧壁上，在搅拌铲板11翻转九十度后，用于增大与溶液的接触面积，以辅助将旋转中的溶液进行拦停，遮流板28的一端部固定连接有配重块29，遮流板28的另一端部固定连接有切割板30；
两个限位块31，对称固定连接于遮流板28的两侧壁上；
具体说明，在对熔液进行搅拌的过程中，会添加相应的化学剂，以对搅拌过程中可能产生的夹杂物进行吸附，而一般的杂质以及界面反应物会被吸附在氧化层的底部，所以需要对氧化层进行收集处理；
因此，通过设置遮流板28，搅拌铲板11在搅拌的过程中，在熔液的冲击作用下，切割板30会与搅拌铲板11的侧壁平齐，有利于搅拌铲板11正常进行搅拌，在搅拌铲板11停止转动后，溶液会冲击配重块29，使得配重块29推动遮流板28滑动，遮流板28会推动切割板30滑出，通过设置的限位块31限制切割板30的滑出距离，使得切割板30在滑出后更好的对氧化膜层进行分割，通过切割板30的设置使得氧化层被分成两份，因为T型滑板18的端部与搅拌铲板11滑动连接，若是完整的氧化层膜，可能会被T型滑板18遮挡，氧化层则难以通过收集槽26进入筛选框27的内部，而被分割后的氧化层有利于避开与T型滑板18的端部接触，使得氧化层以及杂质容易通过T型滑板18的两侧的空间进入收集槽26的内部收集，以有利于后续统一处理；
在搅拌铲板11转动九十度后，在配重块29的作用下会带动遮流板28向下移动，增大与旋转过程中熔液的接触面积，进而大大增加液体作旋转流动的阻力,消除圆周向的旋转运动，以有利于使得熔液快速停止转动，有利于避免溶液转动时间过长，损坏氧化层进而导致杂质进入到熔液中的情况。
作为本发明的一种实施方式，还包括：
分切刀32，固定安装于T型滑板18的端部，用于对氧化膜进行分切；
具体说明，通过设置的分切刀32，在T型滑板18转动完成并向上移动时，对氧化层进行切割，使得氧化层易于进入收集槽26的内部被筛选框27收集。
作为本发明的一种实施方式，负压装置包括：
真空泵33，真空泵33固定安装于控制基体3的顶部；
风管34，风管34的一端与真空泵33的进气端固定连通，风管34的另一端贯穿密封盖4与熔炉2的内部连通；
具体说明，控制基体3控制真空泵33启动，真空泵33通过风管34将熔炉2中的空气不断向外排出，以有利于保持熔炉2中的真空状态。
一种SiC颗粒增强铝基复合材料，根据权利要求1至权利要求9中任意一项的一种SiC颗粒增强铝基复合材料的制备装置加工而成，SiC颗粒增强铝基复合材料包括铝基体101，铝基体101包括内部和外部，内部中具有亚微米级SiC颗粒103，外部中具有微米级SiC颗粒102；
需要进一步说明的是，SiC颗粒增强铝基复合材料的成分主要由铝合金(Al)和碳化硅(SiC)颗粒构成。铝合金可以用2024Al、4043Al、5083Al、6061Al、7075Al等；SiC颗粒的含量通常以体积分数来表示；SiC颗粒形状一般为不规则的多边形，颗粒尺寸大小一般为50nm-50μm。在许多应用中，为了得到高热导率、低密度以及较高的力学性能等特性，SiC的体积分数通常需要控制在5％-70％之间。通过调整SiC的体积分数还能实现复合材料膨胀系数的调整，使其与各种基板达到热匹配，扩大了其在不同领域的应用范围。此外，复合材料中的其他成分如合金成分，也会依据具体需求进行设计和选择，以满足特定的物理和力学性能要求。
本发明工作原理：
在混合液填充完成后，操作者通过控制基体3先控制驱动件5启动工作，驱动件5驱动旋转提升组件启动工作，旋转提升组件在转动的过程中会带动熔融状态下的混合原液旋转，在此过程中，旋转会产生涡流，通过旋转提升组件的旋转搅拌有利于增强sic颗粒均匀分布到熔融的液体中，但是，旋转提升组件搅拌的过程中会使得熔液产生涡流，进而空气容易进入，进而导致后续浇注的过程中致密性变差，影响复合材料的性能，所以，在搅拌的过程中，控制基体3还会控制负压装置启动工作，通过负压装置将熔炉2中的空气向外排出，以减少空气进入熔液的情况；
并且，在旋转提升组件搅拌的过程中，旋转提升组件会逐渐向上移动，一方面有利于对熔液的不同部分均能够进行搅拌，另一方面，在旋转提升组件上升到预定高度后，控制基体3控制驱动件5停止工作，使得旋转提升组件的一部分处于液面以上，此时熔液在惯性的作用下，会继续转动，所以熔液会向旋转提升组件撞击，因为在熔液搅拌的过程中会产生界面反应物、氧化膜以及其它夹杂物等，所以旋转提升组件静止状态下会对熔液表层的物质进行收集，在收集一定时间后，控制基体3再次控制旋转提升组件向上移动，并在此过程中完成翻转九十度，在翻转的过程中一方面会对拦截的物质进行收集，以有利于减少物质掺杂进入熔液的内部，影响复合材料的性能的情况，另一方面旋转提升组件会带动熔液向上翻腾，从而在熔液向上翻腾的过程中，若是熔液中存在空气，则配合负压装置被排出，进而减少熔液中的空气，有利于提高复合材料的良品率。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内，本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.一种SiC颗粒增强铝基复合材料及其制备方法，其特征在于，该制备工艺包括以下步骤：
S1、配料：按照一定的比例将铝基体、SiC颗粒和添加剂混合在一起；
S2、熔炼：将混合后的材料放入熔炼炉中，加热至铝基体融化，并保持一定的时间使得SiC颗粒充分润湿；
S3、搅拌：将熔融的铝基复合倒入搅拌器中，并加入适量的添加剂，以改变界面结合性能，然后进行机械搅拌；
S4、浇注：将搅拌完成后的铝基复合材料浇注入模具中，冷却后脱模；
S5、后处理：对制备好的复合材料进行热处理，机加工等后处理工序，以进一步提高其性能；
其中，S1至S5中的所述机械搅拌装置包括支撑座(1)，所述支撑座(1)的顶部固定安装有熔炉(2)，所述熔炉(2)用于对混合的后材料进行熔炼，所述支撑座(1)的侧壁固定安装有控制基体(3)，还包括：
负压装置，设置于所述熔炉(2)与所述控制基体(3)之间，用于将所述熔炉(2)内部的空气向外抽出；
旋转提升组件，设置于所述熔炉(2)的内部，用于对溶液进行搅拌并带动溶液向上翻转，并使得气体在溶液翻转时向所述熔炉(2)的上方溢出，以被所述负压装置排出；
密封盖(4)，设置于所述熔炉(2)的顶部；
驱动件(5)，固定安装于所述密封盖(4)的顶部，用于驱动所述旋转提升组件旋转搅拌，并带动溶液向上翻腾。
2.根据权利要求1所述的一种SiC颗粒增强铝基复合材料及其制备方法，其特征在于，所述旋转提升组件包括：
竖筒(6)，所述竖筒(6)的底端与所述熔炉(2)的内部底面转动连接，所述竖筒(6)的顶端与所述驱动件(5)的输出轴端固定连接；
滑槽(7)，对称开设于所述竖筒(6)的外壁上；
密封件，用于对所述滑槽(7)进行密封；
第一螺纹杆(8)，固定安装于所述熔炉(2)的内部底面，且所述第一螺纹杆(8)位于所述竖筒(6)的内部；
螺纹座(9)，螺纹连接于所述第一螺纹杆(8)的外壁上；
两个连接杆(10)，对称转动连接于所述螺纹座(9)的两侧壁上；
两个搅拌铲板(11)，分别与两个所述连接杆(10)转动连接；
限位翻转组件，设置有两组，用于对两个所述搅拌铲板(11)进行限位，以使得两个所述搅拌铲板(11)在转动的过程中位置不会发生偏移，并在两个所述连接杆(10)沿着所述滑槽(7)向上移动一定距离后，以驱动对应位置的所述搅拌铲板(11)转动九十度，以带动溶液向上翻腾。
3.根据权利要求2所述的一种SiC颗粒增强铝基复合材料及其制备方法，其特征在于，所述限位翻转组件包括：
齿轮(13)，固定连接于所述连接杆(10)的外壁上；
齿条(14)，固定连接于所述滑槽(7)的内部侧壁上；
电动推杆(15)，通过衔接座(17)固定连接于所述螺纹座(9)的底部；
U型卡板(16)，固定连接于所述电动推杆(15)的伸缩端；
扭簧(38)，固定连接在所述齿轮(13)与所述螺纹座(9)之间，且所述扭簧(38)套设于所述连接杆(10)的外壁上。
4.根据权利要求2所述的一种SiC颗粒增强铝基复合材料及其制备方法，其特征在于，还包括：
T型滑板(18)，滑动连接于所述搅拌铲板(11)的侧壁上；
保护壳(19)，固定安装于所述T型滑板(18)朝向所述螺纹座(9)的一侧；
矩形槽(20)，开设与所述保护壳(19)的侧壁上；
连接座(21)，固定连接于所述T型滑板(18)的侧壁上，且所述连接座(21)位于所述保护壳(19)的内部；
电推杆(22)，转动连接于所述连接座(21)上，且所述电推杆(22)的伸缩端穿过所述矩形槽(20)后延伸至所述保护壳(19)的外部；
弹性伸缩件，固定连接于所述电推杆(22)的端部；
可折叠密封件(23)，固定安装于所述电推杆(22)的伸缩端外壁上，且与所述矩形槽(20)固定连接；
第二螺纹杆(24)，固定连接于所述第一螺纹杆(8)的顶端；
圆形螺纹座(35)，螺纹连接于所述第二螺纹杆(24)的外壁上；
圆形孔(25)，呈圆周阵列开设于所述圆形螺纹座(35)的外壁上；
收集组件，设置于所述搅拌铲板(11)的侧壁上，用于对收集的界面反应物进行收集。
5.根据权利要求4所述的一种SiC颗粒增强铝基复合材料及其制备方法，其特征在于，所述第二螺纹杆(24)的螺距线径比大于所述第一螺纹杆(8)的螺距线径比。
6.根据权利要求4所述的一种SiC颗粒增强铝基复合材料及其制备方法，其特征在于，所述收集组件包括：
收集槽(26)，开设于所述搅拌铲板(11)的侧壁上；
筛选框(27)，固定安装于所述搅拌铲板(11)的侧壁上，且所述筛选框(27)与所述收集槽(26)连通。
7.根据权利要求2所述的一种SiC颗粒增强铝基复合材料及其制备方法，其特征在于，还包括：
遮流板(28)，滑动连接于所述搅拌铲板(11)的侧壁上，在所述搅拌铲板(11)翻转九十度后，用于增大与溶液的接触面积，以辅助将旋转中的溶液进行拦停，所述遮流板(28)的一端部固定连接有配重块(29)，所述遮流板(28)的另一端部固定连接有切割板(30)；
两个限位块(31)，对称固定连接于所述遮流板(28)的两侧壁上。
8.根据权利要求4所述的一种SiC颗粒增强铝基复合材料及其制备方法，其特征在于，还包括：
分切刀(32)，固定安装于所述T型滑板(18)的端部，用于对氧化膜进行分切。
9.根据权利要求1所述的一种SiC颗粒增强铝基复合材料及其制备方法，其特征在于，所述负压装置包括：
真空泵(33)，所述真空泵(33)固定安装于所述控制基体(3)的顶部；
风管(34)，所述风管(34)的一端与所述真空泵(33)的进气端固定连通，所述风管(34)的另一端贯穿所述密封盖(4)与所述熔炉(2)的内部连通。
10.一种SiC颗粒增强铝基复合材料，根据权利要求1至权利要求9中任意一项所述的一种SiC颗粒增强铝基复合材料的制备装置加工而成，其特征在于，所述SiC颗粒增强铝基复合材料包括铝基体(101)，铝基体(101)包括内部和外部，内部中具有亚微米级SiC颗粒(103)，外部中具有微米级SiC颗粒(102)。
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