一種超聲波輔助半固態(tài)真空球磨裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種超聲波輔助半固態(tài)真空球磨裝置，包括球磨桶，球磨桶內(nèi)設(shè)攪拌桿，攪拌桿與調(diào)速馬達(dá)連接，球磨桶四周設(shè)有熱電偶，在球磨桶的底部布置有溫度傳感器和超聲波發(fā)生器，球磨桶的上部分布有桶部循環(huán)冷卻水管，球磨桶頂部設(shè)有密封蓋，密封蓋內(nèi)分布蓋部冷卻循環(huán)水管，球磨桶頂部還設(shè)置有高壓管，高壓管四周設(shè)有高壓部循環(huán)冷卻水管，密封蓋上設(shè)有排氣孔，排氣孔連接高壓管，高壓管的另一頭與真空泵相連接。該裝置密封效果好，半固態(tài)金屬不易氧化，晶粒破碎作用效果明顯，增強(qiáng)顆粒與金屬基體結(jié)合力強(qiáng)，通過該裝置，可以制備出多種成分均勻、質(zhì)量穩(wěn)定、抗拉強(qiáng)度極大的顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料。
【專利說明】
一種超聲波輔助半固態(tài)真空球磨裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種制備高強(qiáng)度彌散顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的球磨裝置，特別涉及一種超聲波輔助半固態(tài)真空球磨裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的發(fā)展，對(duì)材料性能的要求越來越高，傳統(tǒng)單一的鎂、鋁、銅、鋼等金屬的成分的控制和相關(guān)熱處理技術(shù)的研究已經(jīng)進(jìn)行得比較充分，從這些方面找出大幅度提高金屬的強(qiáng)度、熱、電、磁等方面效果的方法遇到了極大的技術(shù)瓶頸，很難實(shí)現(xiàn)有效的突破。復(fù)合材料，是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學(xué)的方法，在宏觀(或微觀)上組成具有新性能的材料。組分材料在性能上互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同優(yōu)化效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于原組分材料而滿足各種不同的要求。目前，比較典型的金屬基復(fù)合材料的應(yīng)用就是將玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細(xì)粒等通過一定的冶金工藝加入到金屬基體中，從而實(shí)現(xiàn)金屬力學(xué)性能等方面性能的大幅度提高。相對(duì)于各種纖維增強(qiáng)或者晶須增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料來說，顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的制備工藝更為簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本更低。常見的增強(qiáng)顆粒有A1203、Si C、Ti C、TiB2、B4C、Si3N4等，這些顆粒具有較強(qiáng)的硬度，在他們加入到金屬基體以后，往往能夠形成有效的彌散強(qiáng)化效果。
[0003]目前制備顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的方法主要有噴射層積法、擠壓鑄造法、攪拌鑄造法、粉末冶金法等方法。噴射層積方法設(shè)備要求較高，工藝過程復(fù)雜，生產(chǎn)成本極高，擠壓鑄造法制備的顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料雖然力學(xué)性能優(yōu)異，但是容易造成粉末顆粒分布不均勻和粉末顆粒分布流線，從而使得復(fù)合材料的力學(xué)性能不均一，制造質(zhì)量不穩(wěn)定。另一方面，無論是噴射層積還是擠壓鑄造或者攪拌鑄造法制備的顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料都存在粉末顆粒與金屬基體難以有效結(jié)合、結(jié)合強(qiáng)度較低、力學(xué)性能提高有限等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于，提供了一種制備顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的超聲波輔助半固態(tài)真空球磨裝置。利用該裝置，可以實(shí)現(xiàn)粉末顆粒在金屬基體中的均勻分布、增強(qiáng)顆粒與金屬基體的高強(qiáng)度有效結(jié)合，大幅度提高顆粒增強(qiáng)效果，可以制備出力學(xué)性能極其優(yōu)異、質(zhì)量穩(wěn)定的顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案:一種超聲波輔助半固態(tài)真空球磨裝置，包括球磨桶，球磨桶內(nèi)設(shè)攪拌桿，攪拌桿與調(diào)速馬達(dá)連接，球磨桶四周設(shè)有熱電偶，在球磨桶的底部布置有溫度傳感器和超聲波發(fā)生器，球磨桶的上部分布有桶部循環(huán)冷卻水管，球磨桶頂部設(shè)有密封蓋，密封蓋內(nèi)分布蓋部冷卻循環(huán)水管，球磨桶頂部還設(shè)置有高壓管，高壓管四周設(shè)有高壓部循環(huán)冷卻水管，密封蓋上設(shè)有排氣孔，排氣孔連接高壓管，高壓管的另一頭與真空栗相連接。
[0006]前述的超聲波輔助半固態(tài)真空球磨鑄造裝置，所述的球磨桶底部的溫度傳感器和熱電偶與溫控箱連接。
[0007]前述的超聲波輔助半固態(tài)真空球磨鑄造裝置，所述超聲波發(fā)生器連接超聲波轉(zhuǎn)換器。
[0008]前述的超聲波輔助半固態(tài)真空球磨鑄造裝置，所述排氣孔帶單向閥。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果:該裝置集合了真空鑄造、半固態(tài)鑄造、球磨破碎等多種工藝的優(yōu)異性，設(shè)計(jì)帶循環(huán)冷卻水的密封蓋，而且球磨桶的上端也同樣設(shè)計(jì)了循環(huán)冷卻水管，在高溫球磨的過程中能夠降低球磨桶和密封蓋的溫度，避免了因?yàn)楦邷囟绊懙拿芊庑阅?，?dǎo)致進(jìn)入空氣使得高溫狀態(tài)下半固態(tài)金屬發(fā)生氧化，影響金屬基復(fù)合材料的力學(xué)性能。球磨桶帶有抽真空系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了半固態(tài)真空鑄造，從而大幅度提高了金屬基復(fù)合材料的密度。由于熱電偶的加熱作用和攪拌桿以及磨球的球磨作用，實(shí)現(xiàn)了半固態(tài)金屬晶粒的破碎，降低晶粒尺寸，同時(shí)還會(huì)進(jìn)一步提高增強(qiáng)顆粒與金屬基之間的結(jié)合力，從而獲得晶粒細(xì)小、性能優(yōu)異的顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料。再者球磨桶的底部設(shè)置有超聲波轉(zhuǎn)換器，使得半固態(tài)金屬在鑄造的過程中受到超聲波的粉碎作用，從而獲得晶粒更為均勻和細(xì)小的晶粒，強(qiáng)度更大、韌性更好的金屬基復(fù)合材料。
【附圖說明】
[0010]附圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]附圖中的標(biāo)記為:
[0012]1-磨球，2-半固態(tài)金屬原料，3-攪拌桿，4-球磨桶，5-熱電偶，6-超聲波轉(zhuǎn)換器，7-溫度傳感器，8-桶部循環(huán)冷卻水管，9-密封蓋，10-調(diào)速馬達(dá)，11-蓋部循環(huán)冷卻水管，12-高壓部循環(huán)冷卻水管，13-高壓管，14-真空栗，15-溫控箱，16-超聲波發(fā)生器，17-單向閥，18-排氣孔。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明，但并不作為對(duì)本實(shí)用新型限制的依據(jù)。
[0014]—種超聲波輔助半固態(tài)真空球磨鑄造裝置，構(gòu)成如圖1所示，包括球磨桶4，球磨桶4內(nèi)設(shè)攪拌桿3，攪拌桿3與調(diào)速馬達(dá)10連接，球磨桶4四周設(shè)有熱電偶5，在球磨桶4的底部布置有溫度傳感器7和超聲波發(fā)生器16，球磨桶4的上部分布有桶部循環(huán)冷卻水管8，球磨桶4頂部設(shè)有密封蓋9，密封蓋9內(nèi)分布蓋部冷卻循環(huán)水管11，球磨桶4頂部還設(shè)置有高壓管13，高壓管13四周設(shè)有高壓部循環(huán)冷卻水管12，密封蓋9上設(shè)有排氣孔18，排氣孔18連接高壓管13，高壓管13的另一頭與真空栗14相連接。
[0015]前述的超聲波輔助半固態(tài)真空球磨鑄造裝置，所述的球磨桶4底部的溫度傳感器7和熱電偶通過溫控箱15相連接。
[0016]前述的超聲波輔助半固態(tài)真空球磨鑄造裝置，所述超聲波發(fā)生器16連接超聲波轉(zhuǎn)換器6。
[0017]前述的超聲波輔助半固態(tài)真空球磨鑄造裝置，所述排氣孔18帶單向閥17。
[0018]工作原理，首先將攪拌桿3插入到球磨桶4中，然后將半固態(tài)金屬原料2加入的球磨桶4中，蓋上密封蓋9，開通球磨桶4上部分的桶部循環(huán)冷卻水管8、密封蓋的蓋部循環(huán)冷卻水管11、高壓管的高壓部循環(huán)冷卻水管12，開啟真空栗14抽真空，再將溫度設(shè)定到目標(biāo)溫度以下20度，開啟熱電偶5加熱程序，等溫度穩(wěn)定以后，將溫度設(shè)定到目標(biāo)溫度值，繼續(xù)加熱。等溫度加熱到目標(biāo)溫度以后，開啟調(diào)速馬達(dá)10和超聲波發(fā)生器16，即開始超聲波輔助半固態(tài)真空球磨鑄造顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的試驗(yàn)，磨球I和半固態(tài)金屬原料2進(jìn)行研磨。達(dá)到預(yù)定的試驗(yàn)設(shè)定時(shí)間以后，同時(shí)關(guān)閉調(diào)速馬達(dá)10、超聲波發(fā)生器16、熱電偶5，等球磨桶4的溫度降到室溫以后，關(guān)閉真空栗14，開啟密封蓋9，取出顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，試驗(yàn)結(jié)束。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超聲波輔助半固態(tài)真空球磨裝置，其特征在于:包括球磨桶(4)，球磨桶(4)內(nèi)設(shè)攪拌桿(3)，攪拌桿(3)與調(diào)速馬達(dá)(10)連接，球磨桶(4)四周設(shè)有熱電偶(5)，在球磨桶(4)的底部布置有溫度傳感器(7)和超聲波發(fā)生器(16)，球磨桶(4)的上部分布有桶部循環(huán)冷卻水管(8)，球磨桶(4)頂部設(shè)有密封蓋(9)，密封蓋(9)內(nèi)分布蓋部冷卻循環(huán)水管(11)，球磨桶(4)頂部還設(shè)置有高壓管(13)，高壓管(13)四周設(shè)有高壓部循環(huán)冷卻水管(12)，密封蓋(9)上設(shè)有排氣孔(18)，排氣孔(18)連接高壓管(13)，高壓管(13)的另一頭與真空栗(14)相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波輔助半固態(tài)真空球磨裝置，其特征在于:所述的球磨桶(4 )底部的溫度傳感器(7 )和熱電偶(5 )連接溫控箱(15)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波輔助半固態(tài)真空球磨裝置，其特征在于:所述超聲波發(fā)生器(16)連接超聲波轉(zhuǎn)換器(6)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波輔助半固態(tài)真空球磨裝置，其特征在于:所述排氣孔(18)帶單向閥(17)。
【文檔編號(hào)】B02C17/18GK205628160SQ201620376079
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日
【發(fā)明人】張英哲
【申請(qǐng)人】貴州理工學(xué)院