一种超声波辅助半固态真空球磨装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种超声波辅助半固态真空球磨装置，包括球磨桶，球磨桶内设搅拌杆，搅拌杆与调速马达连接，球磨桶四周设有热电偶，在球磨桶的底部布置有温度传感器和超声波发生器，球磨桶的上部分布有桶部循环冷却水管，球磨桶顶部设有密封盖，密封盖内分布盖部冷却循环水管，球磨桶顶部还设置有高压管，高压管四周设有高压部循环冷却水管，密封盖上设有排气孔，排气孔连接高压管，高压管的另一头与真空泵相连接。该装置密封效果好，半固态金属不易氧化，晶粒破碎作用效果明显，增强颗粒与金属基体结合力强，通过该装置，可以制备出多种成分均匀、质量稳定、抗拉强度极大的颗粒增强金属基复合材料。
【专利说明】
一种超声波辅助半固态真空球磨装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种制备高强度弥散颗粒增强金属基复合材料的球磨装置，特别涉及一种超声波辅助半固态真空球磨装置。
【背景技术】
[0002]随着科技的发展，对材料性能的要求越来越高，传统单一的镁、铝、铜、钢等金属的成分的控制和相关热处理技术的研究已经进行得比较充分，从这些方面找出大幅度提高金属的强度、热、电、磁等方面效果的方法遇到了极大的技术瓶颈，很难实现有效的突破。复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观(或微观)上组成具有新性能的材料。组分材料在性能上互相取长补短，产生协同优化效应，使复合材料的综合性能远远优于原组分材料而满足各种不同的要求。目前，比较典型的金属基复合材料的应用就是将玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等通过一定的冶金工艺加入到金属基体中，从而实现金属力学性能等方面性能的大幅度提高。相对于各种纤维增强或者晶须增强金属基复合材料来说，颗粒增强金属基复合材料的制备工艺更为简单，生产成本更低。常见的增强颗粒有A1203、Si C、Ti C、TiB2、B4C、Si3N4等，这些颗粒具有较强的硬度，在他们加入到金属基体以后，往往能够形成有效的弥散强化效果。
[0003]目前制备颗粒增强复合材料的方法主要有喷射层积法、挤压铸造法、搅拌铸造法、粉末冶金法等方法。喷射层积方法设备要求较高，工艺过程复杂，生产成本极高，挤压铸造法制备的颗粒增强复合材料虽然力学性能优异，但是容易造成粉末颗粒分布不均匀和粉末颗粒分布流线，从而使得复合材料的力学性能不均一，制造质量不稳定。另一方面，无论是喷射层积还是挤压铸造或者搅拌铸造法制备的颗粒增强复合材料都存在粉末颗粒与金属基体难以有效结合、结合强度较低、力学性能提高有限等缺点。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于，提供了一种制备颗粒增强金属基复合材料的超声波辅助半固态真空球磨装置。利用该装置，可以实现粉末颗粒在金属基体中的均匀分布、增强颗粒与金属基体的高强度有效结合，大幅度提高颗粒增强效果，可以制备出力学性能极其优异、质量稳定的颗粒增强金属基复合材料。
[0005]本实用新型的技术方案:一种超声波辅助半固态真空球磨装置，包括球磨桶，球磨桶内设搅拌杆，搅拌杆与调速马达连接，球磨桶四周设有热电偶，在球磨桶的底部布置有温度传感器和超声波发生器，球磨桶的上部分布有桶部循环冷却水管，球磨桶顶部设有密封盖，密封盖内分布盖部冷却循环水管，球磨桶顶部还设置有高压管，高压管四周设有高压部循环冷却水管，密封盖上设有排气孔，排气孔连接高压管，高压管的另一头与真空栗相连接。
[0006]前述的超声波辅助半固态真空球磨铸造装置，所述的球磨桶底部的温度传感器和热电偶与温控箱连接。
[0007]前述的超声波辅助半固态真空球磨铸造装置，所述超声波发生器连接超声波转换器。
[0008]前述的超声波辅助半固态真空球磨铸造装置，所述排气孔带单向阀。
[0009]本实用新型的有益效果:该装置集合了真空铸造、半固态铸造、球磨破碎等多种工艺的优异性，设计带循环冷却水的密封盖，而且球磨桶的上端也同样设计了循环冷却水管，在高温球磨的过程中能够降低球磨桶和密封盖的温度，避免了因为高温而影响的密封性能，导致进入空气使得高温状态下半固态金属发生氧化，影响金属基复合材料的力学性能。球磨桶带有抽真空系统，实现了半固态真空铸造，从而大幅度提高了金属基复合材料的密度。由于热电偶的加热作用和搅拌杆以及磨球的球磨作用，实现了半固态金属晶粒的破碎，降低晶粒尺寸，同时还会进一步提高增强颗粒与金属基之间的结合力，从而获得晶粒细小、性能优异的颗粒增强金属基复合材料。再者球磨桶的底部设置有超声波转换器，使得半固态金属在铸造的过程中受到超声波的粉碎作用，从而获得晶粒更为均匀和细小的晶粒，强度更大、韧性更好的金属基复合材料。
【附图说明】
[0010]附图1为本实用新型的结构示意图。
[0011]附图中的标记为:
[0012]1-磨球，2-半固态金属原料，3-搅拌杆，4-球磨桶，5-热电偶，6-超声波转换器，7-温度传感器，8-桶部循环冷却水管，9-密封盖，10-调速马达，11-盖部循环冷却水管，12-高压部循环冷却水管，13-高压管，14-真空栗，15-温控箱，16-超声波发生器，17-单向阀，18-排气孔。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
[0014]—种超声波辅助半固态真空球磨铸造装置，构成如图1所示，包括球磨桶4，球磨桶4内设搅拌杆3，搅拌杆3与调速马达10连接，球磨桶4四周设有热电偶5，在球磨桶4的底部布置有温度传感器7和超声波发生器16，球磨桶4的上部分布有桶部循环冷却水管8，球磨桶4顶部设有密封盖9，密封盖9内分布盖部冷却循环水管11，球磨桶4顶部还设置有高压管13，高压管13四周设有高压部循环冷却水管12，密封盖9上设有排气孔18，排气孔18连接高压管13，高压管13的另一头与真空栗14相连接。
[0015]前述的超声波辅助半固态真空球磨铸造装置，所述的球磨桶4底部的温度传感器7和热电偶通过温控箱15相连接。
[0016]前述的超声波辅助半固态真空球磨铸造装置，所述超声波发生器16连接超声波转换器6。
[0017]前述的超声波辅助半固态真空球磨铸造装置，所述排气孔18带单向阀17。
[0018]工作原理，首先将搅拌杆3插入到球磨桶4中，然后将半固态金属原料2加入的球磨桶4中，盖上密封盖9，开通球磨桶4上部分的桶部循环冷却水管8、密封盖的盖部循环冷却水管11、高压管的高压部循环冷却水管12，开启真空栗14抽真空，再将温度设定到目标温度以下20度，开启热电偶5加热程序，等温度稳定以后，将温度设定到目标温度值，继续加热。等温度加热到目标温度以后，开启调速马达10和超声波发生器16，即开始超声波辅助半固态真空球磨铸造颗粒增强金属基复合材料的试验，磨球I和半固态金属原料2进行研磨。达到预定的试验设定时间以后，同时关闭调速马达10、超声波发生器16、热电偶5，等球磨桶4的温度降到室温以后，关闭真空栗14，开启密封盖9，取出颗粒增强金属基复合材料，试验结束。
【主权项】
1.一种超声波辅助半固态真空球磨装置，其特征在于:包括球磨桶(4)，球磨桶(4)内设搅拌杆(3)，搅拌杆(3)与调速马达(10)连接，球磨桶(4)四周设有热电偶(5)，在球磨桶(4)的底部布置有温度传感器(7)和超声波发生器(16)，球磨桶(4)的上部分布有桶部循环冷却水管(8)，球磨桶(4)顶部设有密封盖(9)，密封盖(9)内分布盖部冷却循环水管(11)，球磨桶(4)顶部还设置有高压管(13)，高压管(13)四周设有高压部循环冷却水管(12)，密封盖(9)上设有排气孔(18)，排气孔(18)连接高压管(13)，高压管(13)的另一头与真空栗(14)相连接。2.根据权利要求1所述的超声波辅助半固态真空球磨装置，其特征在于:所述的球磨桶(4 )底部的温度传感器(7 )和热电偶(5 )连接温控箱(15)。3.根据权利要求1所述的超声波辅助半固态真空球磨装置，其特征在于:所述超声波发生器(16)连接超声波转换器(6)。4.根据权利要求1所述的超声波辅助半固态真空球磨装置，其特征在于:所述排气孔(18)带单向阀(17)。
【文档编号】B02C17/18GK205628160SQ201620376079
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】张英哲
【申请人】贵州理工学院