專利名稱：一種金屬基納米非金屬顆粒復(fù)合材料熔液連續(xù)制備的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬基復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種金屬基納米非金屬顆粒
復(fù)合材料熔液連續(xù)制備的裝置。
背景技術(shù)：
超聲波處理生產(chǎn)的鑄件晶粒較常規(guī)生產(chǎn)的鑄件晶粒細小，力學(xué)性能等方面有很大 的提升，同時，往金屬熔液中添加納米級非金屬顆粒可以實現(xiàn)材料力學(xué)性能的更大提高，其 難點為難以實現(xiàn)納米級非金屬顆粒的均勻分布。采用超聲波處理，可以獲得尺寸較小的納 米級非金屬顆粒均勻分布的鑄件，但是，該工藝目前僅限于實驗室研究，沒能推廣到企業(yè)生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種金屬基納米非金屬顆 粒復(fù)合材料熔液連續(xù)制備的裝置，可以實現(xiàn)金屬基納米非金屬顆粒復(fù)合材料熔液工業(yè)化生產(chǎn)。 為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的 —種金屬基納米非金屬顆粒復(fù)合材料熔液連續(xù)制備的裝置，包括金屬熔液盛放包 4，金屬熔液盛放包4內(nèi)設(shè)置有機械攪拌裝置2，金屬熔液盛放包4上部設(shè)置有與其相連通的 納米級非金屬顆粒植入通道1和金屬熔液輸入通道3，金屬熔液盛放包4的下部是與之相連 通的耐高溫金屬液流道8，耐高溫金屬液流道8的末端安裝有金屬液流速控制開關(guān)9，耐高 溫金屬液流道8外表面垂直于其法線分布有超聲波振動機組7，耐高溫金屬液流道8外表面 上還環(huán)繞有電磁加熱裝置6，在電磁加熱裝置6的外表面是耐高溫封裝5。
所述的納米級非金屬顆粒植入通道1內(nèi)徑為lOmm-lOOmm。 所述的納米級非金屬顆粒植入通道1在非工作狀態(tài)時為密封狀態(tài)或者采用惰性 氣體作為保護氣氛。 所述的金屬熔液輸入通道3在非工作狀態(tài)時為密封狀態(tài)或者采用惰性氣體作為 保護氣氛。所述的金屬熔液輸入通道3內(nèi)徑為100mm-200mm。 所述的金屬熔液盛放包4內(nèi)的機械攪拌裝置2為一個葉輪攪拌裝置，其動力軸穿 過金屬熔液盛放包4與外部的傳動裝置相連接。 所述的耐高溫金屬液流道8由三段組成，相對于金屬熔液盛放包4的位置由近到
遠為垂直段、弧形段和水平段，且這三段平滑連通。所述的耐高溫金屬液流道8的內(nèi)徑為80mm-400mm。 所述的超聲波振動機組7功率的可調(diào)范圍在10% -100%之間。 本發(fā)明將金屬熔液與納米級非金屬顆粒植入密封的金屬熔液盛放包4中，對其進
行機械攪拌，使金屬熔液與納米級非金屬強化顆粒粗步實現(xiàn)均勻分布，然后將攪拌好的熔液沿帶有多組超聲波振動機組7的耐高溫金屬液流道8流出，在耐高溫金屬液流道8內(nèi)，采 用超聲波對金屬熔液內(nèi)納米級非金屬顆粒進一步實現(xiàn)彌撒均勻分布，最后連續(xù)獲得均勻分 布的帶有納米級非金屬強化顆粒的金屬熔液，本發(fā)明克服了現(xiàn)有階段只能在實驗室中制備 的不足，能夠?qū)崿F(xiàn)了大規(guī)模澆注金屬基復(fù)合材料鑄件。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的俯視圖。
圖3是圖1中AA處截面圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細說明。 參照圖1 、圖2和圖3， 一種金屬基納米非金屬顆粒復(fù)合材料熔液連續(xù)制備的裝置， 包括金屬熔液盛放包4，金屬熔液盛放包4內(nèi)設(shè)置有機械攪拌裝置2，機械攪拌裝置2為一 個葉輪攪拌裝置，其動力軸穿過金屬熔液盛放包4與外部的傳動裝置相連接，金屬熔液盛 放包4上部設(shè)置有與其相連通的納米級非金屬顆粒植入通道1和金屬熔液輸入通道3，金屬 熔液盛放包4的下部是與之相連通的耐高溫金屬液流道8，耐高溫金屬液流道8的末端安 裝有金屬液流速控制開關(guān)9，關(guān)閉時是防止金屬液流出，打開時控制金屬液超聲波處理時間 及負責(zé)金屬液流出口尺寸，耐高溫金屬液流道8外表面垂直于其法線分布有超聲波振動機 組7，耐高溫金屬液流道8外表面上還環(huán)繞有電磁加熱裝置6，主要目的為保持耐高溫金屬 液流道8內(nèi)金屬液溫度恒定，防止金屬液凝固，其加熱功率根據(jù)環(huán)境導(dǎo)熱系數(shù)求得，在電磁 加熱裝置6的外表面是耐高溫封裝5。 所述的納米級非金屬顆粒植入通道1內(nèi)徑為lOmm-lOOmm。 所述的納米級非金屬顆粒植入通道1在非工作狀態(tài)時為密封狀態(tài)或者采用惰性 氣體作為保護氣氛。 所述的金屬熔液輸入通道3在非工作狀態(tài)時為密封狀態(tài)或者采用惰性氣體作為 保護氣氛。 超聲波振動機組7由5 X 4-200 X 4個超聲波探頭組成，其具體數(shù)量根據(jù)耐高溫金 屬液流道8長度決定，超聲波振動機組7中每個超聲波振動裝置最大功率為2000W，且功率 的可調(diào)范圍為10% -100%。 本發(fā)明的工作原理為通過納米級非金屬顆粒植入通道1和金屬熔液輸入通道3 將原材料輸入金屬熔液盛放包4中，采用機械攪拌裝置2對金屬熔液和非金屬顆粒進行機 械攪拌，使金屬熔液與非金屬顆粒粗步均勻分布；開通超聲波振動機組7，打開金屬液流速 控制開關(guān)9，讓金屬液緩慢從耐高溫金屬液流道8頂部經(jīng)過弧形超聲波處理段流至金屬液 流速控制開關(guān)9處，根據(jù)超聲波振動機組7處理功率，調(diào)節(jié)金屬液流速控制開關(guān)9，控制金屬 液超聲波處理時間。
權(quán)利要求
一種金屬基納米非金屬顆粒復(fù)合材料熔液連續(xù)制備的裝置，包括金屬熔液盛放包(4)，其特征在于，金屬熔液盛放包(4)內(nèi)設(shè)置有機械攪拌裝置(2)，金屬熔液盛放包(4)上部設(shè)置有與其相連通的納米級非金屬顆粒植入通道(1)和金屬熔液輸入通道(3)，金屬熔液盛放包(4)的下部是與之相連通的耐高溫金屬液流道(8)，耐高溫金屬液流道(8)的末端安裝有金屬液流速控制開關(guān)(9)，耐高溫金屬液流道(8)外表面垂直于其法線分布有超聲波振動機組(7)，耐高溫金屬液流道(8)外表面上還環(huán)繞有電磁加熱裝置(6)，在電磁加熱裝置(6)的外表面是耐高溫封裝(5)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述的納米級非金屬顆粒植入通道(l)內(nèi) 徑為lOmm-lOOmm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述的納米級非金屬顆粒植入通道(1)在 非工作狀態(tài)時為密封狀態(tài)或者采用惰性氣體作為保護氣氛。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述的金屬熔液輸入通道(3)在非工作狀 態(tài)時為密封狀態(tài)或者采用惰性氣體作為保護氣氛。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述的金屬熔液輸入通道(3)內(nèi)徑為 100mm-200mm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述的金屬熔液盛放包(4)內(nèi)的機械攪拌 裝置(2)為一個葉輪攪拌裝置，其動力軸穿過金屬熔液盛放包(4)與外部的傳動裝置相連 接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述的耐高溫金屬液流道(8)由三段組 成，相對于金屬熔液盛放包(4)的位置由近到遠為垂直段、弧形段和水平段，且這三段平滑連通。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述的耐高溫金屬液流道(8)的內(nèi)徑為 80mm-400mm。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述的超聲波振動機組(7)功率的可調(diào)范 圍在10% -100%之間。
全文摘要
一種金屬基納米非金屬顆粒復(fù)合材料熔液連續(xù)制備的裝置，包括金屬熔液盛放包，金屬熔液盛放包內(nèi)設(shè)置有機械攪拌裝置，上部設(shè)置有與其相連通的納米級非金屬顆粒植入通道和金屬熔液輸入通道，下部是與之相連通的耐高溫金屬液流道，耐高溫金屬液流道的末端安裝有金屬液流速控制開關(guān)，耐高溫金屬液流道外表面垂直于其法線分布有超聲波振動機組，還環(huán)繞有電磁加熱裝置，在電磁加熱裝置的外表面是耐高溫封裝，將金屬熔液與納米級非金屬顆粒植入金屬熔液盛放包中攪拌，然后將攪拌好的熔液沿帶有多組超聲波振動機組的耐高溫金屬液流道流出，本發(fā)明克服了現(xiàn)有階段只能在實驗室中制備的不足，能夠大規(guī)模澆注金屬基復(fù)合材料鑄件。
文檔編號C22C1/02GK101792870SQ20101014010
公開日2010年8月4日 申請日期2010年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日
發(fā)明者喻海良, 康進武, 胡永沂, 黃天佑 申請人:清華大學(xué)