CN201553770U - 一种制备陶瓷颗粒增强镁基复合材料的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种制备陶瓷颗粒增强镁基复合材料的装置，包括外壳和顶盖组成的封闭容器，所述封闭容器内设置有电加热炉和坩埚；所述顶盖上设置有搅拌轴，所述封闭容器内设置有热电偶，所述热电偶连接电源控温系统，所述电源控温系统连接电极，所述电极连接电加热炉，所述封闭容器通过管路连接真空泵和惰性气体，所述搅拌轴设在搅拌密封座上，所述搅拌密封座与顶盖密封连接，所述电极设在电极密封座上，所述电极密封座与外壳一侧密封连接，所述热电偶座与外壳底部连接，所述热电偶设置在热电偶座上并与焊接在炉体内的套管顶端接触，所述坩埚置于套管顶端。该装置能使陶瓷颗粒在金属基体中均匀分散，防止金属熔体氧化和吸气，结构简单方便使用。

Description

一种制备陶瓷颗粒增强镁基复合材料的装置

技术领域

本实用新型涉及一种制备新型金属基复合材料的装置，特别是一种制备陶瓷颗粒增强镁基复合材料的装置。

背景技术

陶瓷颗粒增强镁基复合材料具有密度小，高的比强度、比刚度以及优良的力学和物理性能，重加工、回收性能好，极好的切削加工性能，较好的耐磨性、耐高温性等，在新兴技术领域中有更大的应用潜力。机械搅拌法以其搅拌装置结构简单、造价低、操作方便等优点，是目前制备铝合金、铜合金、镁合金、锌合金等半固态金属浆料或坯料最广泛的方法，非常适合实验室的研究工作。由于陶瓷颗粒与金属镁等活泼金属的相容性较差，已有的搅拌设备普遍存在机械搅拌杆与炉体之间动密封不良以及搅拌速率低等问题，难以实现增强体与基体在液态或半固态下的充分融合，造成陶瓷颗粒在金属基体中团聚以及金属熔体氧化和吸气，复合材料的性能较低或不稳定，严重制约陶瓷颗粒增强镁基复合材料的发展。因此，研制一种制备金属基复合材料的装置，特别是一种制备陶瓷颗粒增强镁基复合材料的装置具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种能够使陶瓷颗粒在金属基体中均匀分散，防止金属熔体氧化和吸气，并且结构简单的制备陶瓷颗粒增强镁基复合材料的装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种制备陶瓷颗粒增强镁基复合材料的装置，包括外壳和外壳上端的顶盖组成的封闭容器，所述封闭容器内部设置有由支架固定的电加热炉，所述电加热炉内设置有坩埚；所述顶盖上设置有搅拌轴，所述搅拌轴由电机带动旋转，所述封闭容器内设置有热电偶，所述热电偶连接电源控温系统，所述电源控温系统连接电极，所述电极连接电加热炉，所述封闭容器连接外部的压力表，所述封闭容器通过管路连接真空泵和惰性气体，其特征在于所述热电偶穿过所述外壳与坩埚底部接触，所述搅拌轴设置在搅拌密封座上，所述搅拌密封座与顶盖密封连接，所述电极设置在电极密封座上，所述电极密封座与外壳一侧密封连接，所述热电偶设置在热电偶座上，所述热电偶座与外壳底部密封连接。

所述搅拌密封座设置有与搅拌轴直径相匹配的自上而下的通孔，所述搅拌密封座包括上下两层，所述搅拌密封座下层上端的通孔外侧设置有凹槽，凹槽上设置有带副唇齿内骨架密封圈，所述带副唇齿内骨架密封圈上端设置有密封圈，所述搅拌密封座上层下端设置有与密封圈匹配的凹槽。

所述热电偶座上端设置有套管，所述套管与外壳焊接为一体，所述热电偶与套管顶端接触，所述套管顶端与所述坩埚底部接触，所述热电偶座由内外嵌套的带内凸台的外圆筒和带有外凸台的内圆筒组成。

所述顶盖下端设置有的加料器，所述加料器连接设置在外壳上的转轴。

所述电加热炉通过支架连接电极密封座，电极密封座固定在外壳上。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、实现了机械搅拌杆与炉体上盖的动密封，采用抽真空和惰性气体保护，有效地防止金属熔体在搅拌复合过程发生氧化和吸气；

2、可以实现高速旋转，搅拌器转速可达到2500r/min；搅拌器采用分体式结构设计，根据搅拌过程中金属熔体所处的状态和复合材料中陶瓷颗粒的体积分数，可以选用不同结构的搅拌叶片，实现陶瓷颗粒在金属基体中均匀分散。

3、将热电偶置于坩埚底部测温，避免了热电偶套管与搅拌器相互干扰，加料过程也便于操作。

4、通过旋转电极密封座可使坩埚倾斜，便于将复合浆料倒入预先放置在封闭容器底部的模具中浇注成零件或是坯料，避免了多次操作对材料组织与性能的影响。

5、该装置的电炉加热模块采用电阻丝全埋式结构，操作安全可靠。

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型的电极密封座结构示意图。

图3为本实用新型的热电偶座结构示意图。

附图标记说明：

1-热电偶；	2-电极；	3-电加热炉；
			4-坩埚；	5-搅拌轴；	6-加料器；
7-电阻丝；	8-压力表；	9-搅拌密封座；
			10-热电偶座；	11-阀门；	12-叶片；
13-电源控温系统；	14-真空泵；	15-氩气；
			16-电机；	17-外壳；	18-电极密封座；
19-顶盖；	20-套管；	21-带副唇齿内骨架密封圈；
			22-固定螺栓；	23-通孔；	24-密封垫；
25-密封圈；	26-转轴；

具体实施方式

如图1、3所示的制备陶瓷颗粒增强镁基复合材料的装置，包括外壳17和外壳17上端的顶盖19组成的封闭容器，封闭容器内部设置有由支架固定的电加热炉3，电加热炉3内设置有坩埚4；顶盖19上设置有用于搅拌坩埚4中材料的搅拌轴5，搅拌轴5底部设置有叶片12，搅拌轴5穿过顶盖19并且由设置在顶盖19上端的电机16带动旋转；外壳17底部分别与套管20和热电偶座10焊接，坩埚4置于套管20上端，热电偶1置于套管20内并且与套管20顶端接触，热电偶1通过密封圈25与热电偶座10固定；热电偶1连接电源控温系统13，电源控温系统13连接设置在外壳17一侧的电极2，电极2伸入封闭容器内部并且连接电加热炉3内的电阻丝7。

搅拌轴5设置在搅拌密封座9上，搅拌密封座9与顶盖19通过固定螺栓22密封连接。搅拌轴5可以上下调节。如图2所示，搅拌密封座9包括上下两层，搅拌密封座9上下两层设置有用于搅拌轴5穿过的通孔23，搅拌密封座9下层设置有凹槽，凹槽上设置有带副唇齿内骨架密封圈21，带副唇齿内骨架密封圈21上端设置有密封圈24，搅拌密封座9上层下端设置有与密封圈24匹配的凹槽。

电极2设置在电极密封座18上，电极密封座18与外壳17密封连接。

电加热炉3通过支架连接电极密封座18。

顶盖19下端设置有加料器6，预先将颗粒材料放置到加料器6中，当需要对金属熔体与陶瓷颗粒搅拌混合时，通过设置在外壳17上的转轴26旋转使加料器6倾斜，将颗粒材料混合到基体中。

封闭容器连接外部的压力表8，封闭容器通过管路连接真空泵14和氩气15，氩气15的输出端设置有阀门11。

由于金属镁的性质活泼，在高温下极易氧化甚至燃烧，故需要真空或惰性气氛保护。本装置进行制备复合材料的主要步骤是：

首先将金属镁置于坩埚4，将顶盖19密封，将热电偶1置于套管20内顶端；利用真空泵14将炉体内腔抽至0.1Pa真空，打开阀门11对炉体内腔通入惰性气体(氩气)至1.2MPa；电源控温系统13控制电极2通电，电加热炉3加热坩埚4内的金属镁；当温度升至金属镁熔化时，旋转与加料器6相连的转轴26向金属熔体中加入陶瓷颗粒，电机16带动搅拌轴5搅拌，使陶瓷粉体与金属熔体充分混合。

搅拌结束后，形成复合材料浆料。切断电源，复合材料浆料冷却后形成复合材料铸锭，也可以旋转电极密封座18使坩埚4倾斜，将复合材料浆料浇注到预先放置在封闭容器底部的模具中，冷却后形成复合材料铸件。

Claims (5)

1.一种制备陶瓷颗粒增强镁基复合材料的装置，包括外壳和外壳上端的顶盖组成的封闭容器，所述封闭容器内部设置有由支架固定的电加热炉，所述电加热炉内设置有坩埚，所述顶盖上设置有搅拌轴，所述搅拌轴由电机带动旋转，所述封闭容器内设置有热电偶，所述热电偶连接电源控温系统，所述电源控温系统连接电极，所述电极连接电加热炉，所述封闭容器连接外部的压力表，所述封闭容器通过管路连接真空泵和惰性气体，其特征在于所述热电偶穿过所述外壳与坩埚底部接触，所述搅拌轴设置在搅拌密封座上，所述搅拌密封座与顶盖密封连接，所述电极设置在电极密封座上，所述电极密封座与外壳一侧密封连接，所述热电偶设置在热电偶座上，所述热电偶座与外壳底部密封连接。

2.根据权利要求1所述的一种制备陶瓷颗粒增强镁基复合材料的装置，其特征在于所述搅拌密封座设置有与搅拌轴直径相匹配的自上而下的通孔，所述搅拌密封座包括上下两层，所述搅拌密封座下层上端的通孔外侧设置有凹槽，凹槽上设置有带副唇齿内骨架密封圈，所述带副唇齿内骨架密封圈上端设置有密封圈，所述搅拌密封座上层下端设置有与密封圈匹配的凹槽。

3.根据权利要求1或2所述的一种制备陶瓷颗粒增强镁基复合材料的装置，其特征在于所述热电偶座上端设置有套管，所述套管与外壳焊接为一体，所述热电偶与所述套管顶端接触，所述套管顶端与所述坩埚底部接触，所述热电偶座由内外嵌套的带内凸台的外圆筒和带有外凸台的内圆筒组成。

4.根据权利要求1或2所述的一种制备陶瓷颗粒增强镁基复合材料的装置，其特征在于所述顶盖下端设置有的加料器，所述加料器连接设置在外壳上的转轴。

5.根据权利要求1或2所述的一种制备陶瓷颗粒增强镁基复合材料的装置，其特征在于所述电加热炉通过支架连接电极密封座，电极密封座固定在外壳上。

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