一種制備顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種制備顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料的裝置及方法，屬于抗耐磨材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】；本發(fā)明所述裝置包括凸臺(tái)的型腔、內(nèi)石英管、EPS泡沫、預(yù)制層、金屬網(wǎng)、石英砂、金屬網(wǎng)、橡皮塞、直角石英管、砂型、外石英管、真空表、真空閥、真空泵；本發(fā)明借助真空密封技術(shù)，提高金屬液的充型能力，以利于金屬液在增強(qiáng)顆粒間的滲透，從而獲得更厚更致密的復(fù)合層，使制備的顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料具有較高的增強(qiáng)體體積分?jǐn)?shù)，較均勻的增強(qiáng)體分布以及優(yōu)異的抗沖擊磨損性能；本發(fā)明所述方法金屬液充型能力強(qiáng)、顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料的表面復(fù)合厚度厚的特點(diǎn)；本發(fā)明方法不僅適用于制備一般顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料，還適用于制備對復(fù)合材料幾何尺寸要求較高的力學(xué)測試材料的制備。
【專利說明】一種制備顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料的裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料的裝置及方法，屬于抗耐磨材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展對材料的耐磨性能要求越來越高，冶金、礦山、建材、電力、化工、煤炭和農(nóng)業(yè)等部門分別要用到礦山機(jī)械、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、和各種破碎粉磨機(jī)械，這些機(jī)械設(shè)備的易損件收到砂石、土壤等各種物料盒研磨體的磨損，每年要消耗大量金屬。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，能源的1/3?2/3消耗于摩擦與磨損；對材料來說，約80%的零件失效是由于磨損引起的，其中以磨料而失效的約占50%，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國用于磨料磨損工況的耐磨鋼鐵件，每年要消耗200多萬噸；由此，開發(fā)研制出一種能在磨損工況下，具有長使用壽命的新材質(zhì)顯得極為重要。
[0003]鑄滲工藝是將合金粉末或陶瓷顆粒等預(yù)先固定在型壁的特定位置上，然后通過澆注使鑄件表面具有特殊的組織和性能，該工藝是一種表面處理與成型相結(jié)合的工藝。該方法簡單易行，無需專門的處理設(shè)備，表面處理層具有一定厚度，生產(chǎn)周期短，零件不變形，具有其它工藝方法無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，是提高鑄件表面耐磨、耐蝕、耐高溫等性能的有效途徑。自此方法出現(xiàn)以后，得到了不斷的發(fā)展，尤其是在二十世紀(jì)九十年代以后，鑄滲法制備復(fù)合材料收到人們的青睞。
[0004]目前，利用鑄滲方法制備表面復(fù)合材料的方法主要有以下幾種:(I)普通鑄滲方法；(2)離心鑄滲方法；(3) V法鑄滲工藝；(4)實(shí)型鑄滲工藝(EPC) ；(5)真空實(shí)行鑄滲工藝(V-EPC)。在這些工藝中，前四種工藝存在著鑄件表面質(zhì)量差，尺寸精度低，容易出現(xiàn)氣孔或夾雜等缺陷，并且各自表面復(fù)合層厚度較薄，而真空實(shí)型鑄滲工藝制備出的材料雖較前四種工藝相比氣孔、夾雜減少，尺寸精度提高、表面質(zhì)量也有一定的提升，但目前其復(fù)合層厚度只有:T5mm厚，若要測試復(fù)合層的力學(xué)性能，則無法滿足各種力學(xué)性能測試中國標(biāo)對材料的尺寸要求，基于此，真空實(shí)型鑄造碳化鎢增強(qiáng)金屬表層復(fù)合材料的裝置及方法很好的解決了材料復(fù)合層厚度薄的問題，使用該裝置方法制備的顆粒增強(qiáng)表層復(fù)合材料的厚度達(dá)到17mm，滿足了目前目前各種力學(xué)測試中對復(fù)合層材料尺寸的要求，此種方法對于材料性能測試研究具有重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種制備顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料的裝置，該裝置包括帶凸臺(tái)的型腔1、內(nèi)石英管2、EPS泡沫3、預(yù)制層4、金屬網(wǎng)I 5、石英砂6、金屬網(wǎng)II 7、橡皮塞I 8、直角石英管9、砂型10、橡膠塞II 11、外石英管12、真空泵13、真空表14、真空閥15，帶凸臺(tái)的型腔I位于砂型10上和砂型10連成一體；帶凸臺(tái)的型腔I與內(nèi)石英管2相連接，石英管2內(nèi)依次放入EPS泡沫3、預(yù)制層4、金屬網(wǎng)I 5、石英砂6、金屬網(wǎng)II 7，內(nèi)石英管2的下端用橡皮塞I 8密封；直角石英管9的一端和橡皮塞I 8密封連接、另一端和橡皮塞II11密封連接；外石英管12的一端用橡皮塞II 11密封，另一端與真空泵13連接，真空表14、真空閥15豎直安裝在真空泵13的上方。
[0006]本發(fā)明所述EPS泡沫3的厚度為5?10mm、預(yù)制層4的厚度為15?25mm、石英砂6的厚度為10?15mm。
[0007]本發(fā)明所述金屬網(wǎng)I 5為的150μπι以上的金屬網(wǎng)，石英砂6顆粒大小為600?850 μ mD
[0008]本發(fā)明所述帶凸臺(tái)的型腔(I)圓柱的直徑為Φ120?Φ 160mm、高度為18(T280mm，凸臺(tái)長為50?60mm、寬為50?60mm、高為8?15mm。
[0009]本發(fā)明所述內(nèi)石英管2豎放，垂直于帶凸臺(tái)型腔I的底面，使其在澆注中獲得一個(gè)更大的壓頭高度從而獲得更大的鑄滲力。
[0010]本發(fā)明所述砂型10通過以下方法制備得到:首先砂箱底部鋪上一層4(T50mm厚的造型砂，將除真空泵外的真空實(shí)型鑄滲裝置安放在砂箱中底部造型砂上的預(yù)定位置，在裝置豎直方向上方放置帶凸臺(tái)的型腔木模，然后再用水玻璃砂進(jìn)行造型，將預(yù)先放置有真空實(shí)型鑄滲裝置及帶凸臺(tái)的型腔木模的砂箱用水玻璃砂填滿，外石英管與真空泵相連，在填滿并緊實(shí)造型砂后，拿出帶凸臺(tái)的型腔木模，吹入二氧化碳?xì)怏w，使二氧化碳與水玻璃反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)砂型的固化，從而完成造型。
[0011]本發(fā)明的另一目的是提供所述的制備顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料的裝置用于制備顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料，具體包括以下步驟:
(O將增強(qiáng)顆粒和金屬粉末進(jìn)行混合，將混合均勻的粉末放入內(nèi)石英2管中，完成預(yù)制層的制備，混合過程可以使用行星式球磨機(jī)，球磨機(jī)中球料質(zhì)量比3:1，大小球個(gè)數(shù)比1:4?1:7 ;
(2)使用真空泵13對真空吸鑄鑄滲裝置進(jìn)行抽氣，使內(nèi)石英管2及外石英管12里面的真空度為0.065?0.075MPa ；
(3)將基材金屬液加入帶凸臺(tái)的型腔I中，通過真空產(chǎn)生的吸力、金屬液的重力以及金屬液對碳化鎢的潤濕，使金屬液被吸進(jìn)包含碳化鎢顆粒的預(yù)置體中，待鑄型冷卻后，即得顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料；
(4)在澆鑄結(jié)束后真空泵13持續(xù)抽氣疒5min，在澆注完基體金屬液進(jìn)入帶凸臺(tái)的型腔I后獲得持續(xù)的鑄滲充型能力，澆鑄過程中產(chǎn)生的氣體將隨著真空泵13的持續(xù)抽氣排出鑄型中，獲得組織均勻缺陷較少的復(fù)合材料，并在鑄型表面鋪撒保溫覆蓋劑，提高型腔中基體金屬液的保溫效果，從而提高復(fù)合材料的復(fù)合效果。
[0012]本發(fā)明所述基體金屬為鑄鐵或鑄鋼，所述增強(qiáng)顆粒為三氧化二鋁、碳化硅、碳化鈦、硬質(zhì)陶瓷、碳化鎢中的一種或多種按任意比例混合，顆粒粒徑為150?630 μ m。
[0013]本發(fā)明所述真空閥15，通過真空閥調(diào)節(jié)真空泵真空值的大小，來調(diào)節(jié)金屬液的充型能力，從而調(diào)節(jié)復(fù)合層的厚度，并且通過真空值讀數(shù)大小來表征復(fù)合層的厚度。
[0014]本發(fā)明所述制備顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料的裝置的組裝過程包括以下步驟:
(1)用透明膠封住內(nèi)石英管2的一端，然后依次放入EPS泡沫3、預(yù)制層4、金屬網(wǎng)I5、石英砂；
(2)再用金屬網(wǎng)II7封住石英砂，使石英砂保持層狀，不松散； (3)利用直角石英管9及橡膠塞將內(nèi)石英管和外石英管相連接，直角石英管9兩端分別與金屬網(wǎng)I 5和橡膠塞相接觸，防止預(yù)制層與石英砂發(fā)生松動(dòng)；
(4)橡膠塞和外石英管12連接，橡膠塞中從外石英管12往真空泵方向分別依次連接真空儀表14、帶刻度尺寸的真空閥15，橡膠塞最終一端密封連接在外石英管，一端連接在真空泵13中。
[0015]本發(fā)明的有益效果:
(1)本發(fā)明借助真空密封技術(shù)，將卷入的空氣和泡沫塑料在澆注過程中因汽化而產(chǎn)生的氣體抽走，提高了金屬液的充型能力，以利金屬液在顆粒間的滲透，從而獲得更厚更致密的復(fù)合層，增強(qiáng)體的體積分?jǐn)?shù)高，使復(fù)合材料的綜合性能得到較大的提高；
(2)利用本發(fā)明制備的復(fù)合層厚度可達(dá)17mm，使顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料在現(xiàn)今的工況中能具有更好的耐磨性，適用于各種力學(xué)測試試樣的制備，滿足其尺寸方面的要求；
(3)本發(fā)明中帶凸臺(tái)的型腔的設(shè)置使得在取樣、切割復(fù)合材料試樣的時(shí)候沿著凸臺(tái)切害IJ，整個(gè)取樣切割過程方便、快捷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明所述制備顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明所述實(shí)施實(shí)例I中碳化鎢顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料(a)宏觀界面金相圖、(b)復(fù)合層中部金相圖。
[0017]圖中:1_帶凸臺(tái)的型腔，2-內(nèi)石英管，3-EPS泡沫，4-預(yù)制層，5-金屬網(wǎng)I，6_石英砂，7-金屬網(wǎng)II，8-橡皮塞I，9-直角石英管，10-砂型，11-橡膠塞II，12-外石英管，13-真空泵，14-真空表，15-真空閥。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于所述內(nèi)容。
[0019]實(shí)施例1
本實(shí)施例所述制備顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料的裝置包括帶凸臺(tái)的型腔1、內(nèi)石英管2、EPS泡沫3、預(yù)制層4、金屬網(wǎng)I 5、石英砂6、金屬網(wǎng)II 7、橡皮塞I 8、直角石英管9、砂型10、橡膠塞II 11、外石英管12、真空泵13、真空表14、真空閥15，帶凸臺(tái)的型腔I位于砂型10上和砂型10連成一體；帶凸臺(tái)的型腔I與內(nèi)石英管2相連接，石英管2內(nèi)依次放入EPS泡沫3、預(yù)制層4、金屬網(wǎng)I 5、石英砂6、金屬網(wǎng)II 7，內(nèi)石英管2的下端用橡皮塞I 8密封；直角石英管9的一端和橡皮塞I 8密封連接、另一端和橡皮塞II 11密封連接；外石英管12的一端用橡皮塞II 11密封，另一端與真空泵13連接，真空表14、真空閥15豎直安裝在真空泵13的上方，如圖1所示。
[0020]本實(shí)施例所述EPS泡沫3的厚度為5mm、預(yù)制層4的厚度為15mm、石英砂6的厚度為1mm ;金屬網(wǎng)I 5為的150 μ m金屬網(wǎng)，石英砂6顆粒大小為2000 μ m ;所述帶凸臺(tái)的型腔
(I)圓柱的直徑為Φ 140mm、高度為220mm,凸臺(tái)長為55mm、寬為55mm、高為11mm。
[0021]本實(shí)施例所述砂型10通過以下方法制備得到:首先砂箱底部鋪上一層40mm厚的造型砂，將除真空泵外的真空實(shí)型鑄滲裝置安放在砂箱中底部造型砂上的預(yù)定位置，在裝置豎直方向上方放置帶凸臺(tái)I的型腔木模，然后再用水玻璃砂進(jìn)行造型，將預(yù)先放置有真空實(shí)型鑄滲裝置及帶凸臺(tái)的型腔木模的砂箱用水玻璃砂填滿，外石英管12與真空泵13相連，在填滿并緊實(shí)造型砂后，拿出帶凸臺(tái)的型腔I木模，吹入二氧化碳?xì)怏w，使二氧化碳與水玻璃反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)砂型的固化，從而完成造型。
[0022]本實(shí)施例所述的制備顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料的裝置用于制備碳化鎢顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料，其特征在于，具體包括以下步驟:
(1)將粒度為250?425μ m的碳化鎢顆粒和粒度為150 μ mNi6025WC粉末裝入行星式球磨機(jī)將顆粒和粉末進(jìn)行混合，設(shè)定球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為100 r/min,混粉時(shí)間為30min,球料質(zhì)量比3:1，大小球個(gè)數(shù)比1:6，在混合粉末中碳化鎢顆粒60%?80%，Ni6025WC粉末20%?40%，所述Ni6025WC粉末為65%鎳包合金和35%WC的混合粉末；將混合均勻的粉末放入內(nèi)石英管2中，完成預(yù)制層的制備；
(2)使用真空泵13對真空吸鑄鑄滲裝置進(jìn)行抽氣，使內(nèi)石英管2及外石英管12里面的真空度為0.065?0.075MPa ；
(3)使用中頻爐對配置的鑄鋼進(jìn)行熔煉，鑄鋼金屬液從中頻爐的孕育溫度為1620°C，澆注前測得在澆包中的澆注溫度為1580°C ；
(4)將鑄鋼金屬液加入帶凸臺(tái)的型腔I中，使金屬液被吸進(jìn)包含碳化鎢顆粒的預(yù)置體中，待鑄型冷卻后，即得顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料；
(5)在澆鑄結(jié)束后真空泵13持續(xù)抽氣3min，并在鑄型表面鋪撒保溫覆蓋劑；
本實(shí)施例制備得到的碳化鎢顆粒增強(qiáng)表層復(fù)合材料尺寸為05OX 17mm，符合力學(xué)性能測試試樣尺寸要求，經(jīng)過壓縮測試，得到壓縮屈服強(qiáng)度為847MPa，抗壓強(qiáng)度為1215.03MPa。
[0023]本實(shí)施例制備得到的碳化鎢顆粒增強(qiáng)表層復(fù)合材料的金相圖如圖2所示，其中圖Ca)是宏觀界面(鋼和復(fù)合層之間的結(jié)合界面)的金相圖，圖(b)是復(fù)合層中部(碳化鎢顆粒與鋼之間的結(jié)合界面)金相圖，由圖(a)可以看出復(fù)合層與鑄鋼金屬液的界面結(jié)合情況良好，形成了明顯的過渡界面，由圖(b)可以看出碳化鎢增強(qiáng)顆粒比較均勻的分布于鋼液中，顆粒與鋼液結(jié)合情況良好，無團(tuán)聚現(xiàn)象出現(xiàn)，制備的材料符合力學(xué)性能測試的要求。
[0024]實(shí)施例2
本實(shí)施例所述制備顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料的裝置包括帶凸臺(tái)的型腔1、內(nèi)石英管2、EPS泡沫3、預(yù)制層4、金屬網(wǎng)I 5、石英砂6、金屬網(wǎng)II 7、橡皮塞I 8、直角石英管9、砂型10、橡膠塞II 11、外石英管12、真空泵13、真空表14、真空閥15、，帶凸臺(tái)的型腔I位于砂型10上和砂型10連成一體；帶凸臺(tái)的型腔I與內(nèi)石英管2相連接，石英管2內(nèi)依次放入EPS泡沫3、預(yù)制層4、金屬網(wǎng)I 5、石英砂6、金屬網(wǎng)II 7，內(nèi)石英管2的下端用橡皮塞I 8密封；直角石英管9的一端和橡皮塞I 8密封連接、另一端和橡皮塞II 11密封連接；外石英管12的一端用橡皮塞II 11密封，另一端與真空泵13連接，真空表14、真空閥15豎直安裝在真空泵13的上方，如圖1所示。
[0025]本實(shí)施例所述EPS泡沫3的厚度為5mm、預(yù)制層4的厚度為15mm、石英砂6的厚度為1mm ;金屬網(wǎng)I 5為的150 μ m金屬網(wǎng)，石英砂6顆粒大小為2000 μ m ;所述帶凸臺(tái)的型腔
(I)圓柱的直徑為Φ 160mm、高度為280mm,凸臺(tái)長為60mm、寬為60mm、高為15mm。
[0026]本實(shí)施例所述砂型10通過以下方法制備得到:首先砂箱底部鋪上一層40mm厚的造型砂，將除真空泵外的真空實(shí)型鑄滲裝置安放在砂箱中底部造型砂上的預(yù)定位置，在裝置豎直方向上方放置帶凸臺(tái)I的型腔木模，然后再用水玻璃砂進(jìn)行造型，將預(yù)先放置有真空實(shí)型鑄滲裝置及帶凸臺(tái)的型腔木模的砂箱用水玻璃砂填滿，外石英管12與真空泵13相連，在填滿并緊實(shí)造型砂后，拿出帶凸臺(tái)的型腔I木模，吹入二氧化碳?xì)怏w，使二氧化碳與水玻璃反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)砂型的固化，從而完成造型。
[0027]本實(shí)施例所述的制備顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料的裝置用于制備碳化硅顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料，其特征在于，具體包括以下步驟:
(1)取粒徑為50(Γ630μ m的碳化硅顆粒和粒徑為60 μ m的鉻粉裝入行星式球磨機(jī)將顆粒和粉末進(jìn)行混合,設(shè)定球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為100 r/min,混粉時(shí)間為30min,球料質(zhì)量比3:1,大小球個(gè)數(shù)比1:5，在混合粉末中碳化硅顆粒為40%，鉻粉為1.5%，其余用EPS顆粒填充，將混合均勻的粉末和EPS顆粒放入內(nèi)石英管中，完成預(yù)制層的制備；
(2)使用真空泵對真空吸鑄鑄滲裝置進(jìn)行抽氣，使內(nèi)石英管2及外石英管12里面的真空度為 0.065?0.075MPa ；
(3)使用中頻爐將配置的鑄鋼進(jìn)行熔煉，鑄鋼金屬液從中頻爐的孕育溫度為1620°C，澆注前測得在澆包中的澆注溫度為1560°C ；
(4)將鑄鋼金屬液加入帶凸臺(tái)的型腔I中，使金屬液被吸進(jìn)包含碳化鎢顆粒的預(yù)置體中，待鑄型冷卻后，即得顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料；
(5)在澆鑄結(jié)束后真空泵13持續(xù)抽氣3min，并在鑄型表面鋪撒保溫覆蓋劑；
本實(shí)施例制備得到的碳化硅顆粒增強(qiáng)表層復(fù)合材料尺寸為05OX12mm，符合力學(xué)性能測試試樣尺寸要求。
[0028]實(shí)施例3
本實(shí)施例所述制備顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料的裝置包括帶凸臺(tái)的型腔1、內(nèi)石英管2、EPS泡沫3、預(yù)制層4、金屬網(wǎng)I 5、石英砂6、金屬網(wǎng)II 7、橡皮塞I 8、直角石英管9、砂型10、橡膠塞II 11、外石英管12、真空泵13、真空表14、真空閥15、，帶凸臺(tái)的型腔I位于砂型10上和砂型10連成一體；帶凸臺(tái)的型腔I與內(nèi)石英管2相連接，石英管2內(nèi)依次放入EPS泡沫3、預(yù)制層4、金屬網(wǎng)I 5、石英砂6、金屬網(wǎng)II 7，內(nèi)石英管2的下端用橡皮塞I 8密封；直角石英管9的一端和橡皮塞I 8密封連接、另一端和橡皮塞II 11密封連接；外石英管12的一端用橡皮塞II 11密封，另一端與真空泵13連接，真空表14、真空閥15豎直安裝在真空泵13的上方，如圖1所示。
[0029]本實(shí)施例所述EPS泡沫3的厚度為5mm、預(yù)制層4的厚度為15mm、石英砂6的厚度為1mm ;金屬網(wǎng)I 5為的150 μ m金屬網(wǎng)，石英砂6顆粒大小為2000 μ m,所述帶凸臺(tái)的型腔
(I)圓柱的直徑為Φ 120mm、高度為180mm,凸臺(tái)長為50mm、寬為50mm、高為8mm。
[0030]本實(shí)施例所述砂型10通過以下方法制備得到:首先砂箱底部鋪上一層40mm厚的造型砂，將除真空泵外的真空實(shí)型鑄滲裝置安放在砂箱中底部造型砂上的預(yù)定位置，在裝置豎直方向上方放置帶凸臺(tái)I的型腔木模，然后再用水玻璃砂進(jìn)行造型，將預(yù)先放置有真空實(shí)型鑄滲裝置及帶凸臺(tái)的型腔木模的砂箱用水玻璃砂填滿，外石英管12與真空泵13相連，在填滿并緊實(shí)造型砂后，拿出帶凸臺(tái)的型腔I木模，吹入二氧化碳?xì)怏w，使二氧化碳與水玻璃反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)砂型的固化，從而完成造型。
[0031]本實(shí)施例所述的制備顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料的裝置用于制備氧化鋁顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料，其特征在于，具體包括以下步驟:
(I)取粒徑為850 μ m的氧化鋁顆粒、粒徑為75 μ m的碳化硼粉末裝入行星式球磨機(jī)將顆粒和粉末進(jìn)行混合,設(shè)定球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為100 r/min,混粉時(shí)間為30min,球料質(zhì)量比3:1,大小球個(gè)數(shù)比1: 6，在混合粉末中氧化鋁顆粒為30°/Γ35%，碳化硼為3°/Γ5%，其余為EPS顆粒，將混合均勻的粉末及EPS顆粒放入內(nèi)石英管中，完成預(yù)制層的制備；
(2 )使用真空泵12對真空吸鑄鑄滲裝置進(jìn)行抽氣，使內(nèi)石英管2及外石英管11里面的真空度為0.065?0.075MPa ；
(3)使用中頻爐將配置的鑄鋼進(jìn)行熔煉，鑄鋼金屬液從中頻爐的孕育溫度為1610°C，澆注前測得在澆包中的澆注溫度為1550°C ；
(4)將鑄鋼金屬液加入帶凸臺(tái)的型腔I中，使金屬液被吸進(jìn)包含碳化鎢顆粒的預(yù)置體中，待鑄型冷卻后，即得顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料；
(5)在澆鑄結(jié)束后真空泵13持續(xù)抽氣3min，并在鑄型表面鋪撒保溫覆蓋劑。
[0032]本實(shí)施例制備得到的氧化鋁顆粒增強(qiáng)表層復(fù)合材料尺寸為05OX16mm，符合力學(xué)性能測試試樣尺寸要求。
【權(quán)利要求】
1.一種制備顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料的裝置，其特征在于:該裝置包括帶凸臺(tái)的型腔(I)、內(nèi)石英管(2)、EPS泡沫(3)、預(yù)制層(4)、金屬網(wǎng)I (5)、石英砂(6)、金屬網(wǎng)II (7)、橡皮塞I (8)、直角石英管(9)、砂型(10)、橡膠塞II (11)、外石英管(12)、真空泵(13)、真空表(14)、真空閥(15),帶凸臺(tái)的型腔(I)位于砂型(10)上和砂型(10)連成一體；帶凸臺(tái)的型腔(I)與內(nèi)石英管(2)相連接，石英管(2)內(nèi)依次放入EPS泡沫(3)、預(yù)制層(4)、金屬網(wǎng)I (5)、石英砂(6)、金屬網(wǎng)II (7)，內(nèi)石英管(2)的下端用橡皮塞I (8)密封；直角石英管(9)的一端和橡皮塞I (8)密封連接、另一端和橡皮塞II (11)密封連接；外石英管(12)的一端用橡皮塞II (11)密封，另一端與真空泵(13)連接，真空表(14)、真空閥(15)豎直安裝在真空泵(13)的上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料的裝置，其特征在于:所述EPS泡沫(3)的厚度為5?10mm、預(yù)制層(4)的厚度為15?25mm、石英砂(6)的厚度為l(Tl5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料的裝置，其特征在于:所述金屬網(wǎng)I (5)為的150 μ m以上的金屬網(wǎng)，石英砂(6)顆粒大小為60(Γ850 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料的裝置，其特征在于:所述內(nèi)石英管(2)豎放，垂直于帶凸臺(tái)型腔(I)的底面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料的裝置，其特征在于:所述帶凸臺(tái)的型腔(I)圓柱的直徑為Φ120?Φ 160mm、高度為180?280mm,凸臺(tái)長為50?60mm、寬為50?60mm、高為8?15mm。
6.權(quán)利要求1所述的制備顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料的裝置用于制備顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料，其特征在于，具體包括以下步驟: (I)將增強(qiáng)顆粒和金屬粉末進(jìn)行混合，將混合均勻的粉末放入內(nèi)石英管(2)中，完成預(yù)制層的制備； (2 )使用真空泵(13 )對真空吸鑄鑄滲裝置進(jìn)行抽氣，使內(nèi)石英管(2 )及外石英管(11)里面的真空度為0.065?0.075MPa ； (3)使用中頻爐將配置的基材進(jìn)行熔煉，基體金屬液從中頻爐的孕育溫度為160(Tl650°C，澆注前澆包中的澆注溫度為154(Tl590°C ； (4)將基材金屬液加入凸臺(tái)的型腔(I)中，使金屬液被吸進(jìn)包含碳化鎢顆粒的預(yù)置體中，待鑄型冷卻后，即得顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料； (5)在澆鑄結(jié)束后真空泵(13)持續(xù)抽氣2?5min，并在鑄型表面鋪撒保溫覆蓋劑。
【文檔編號(hào)】B22D18/06GK104209496SQ201410352657
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】李祖來, 馮志揚(yáng), 蔣業(yè)華, 山泉, 黃浩科, 潘偉, 畢金鳳, 韋賀 申請人:昆明理工大學(xué)