一種鎢粉增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋁基復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種鎢粉增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料是鋁或鋁合金中加入顆粒增強(qiáng)相而形成的一種金屬基復(fù)合材料。顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有鋁及鋁合金的質(zhì)量輕、密度小、可塑性好以及顆粒增強(qiáng)相的高強(qiáng)度、耐高溫、耐磨等優(yōu)點(diǎn)。顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料作為高性能結(jié)構(gòu)材料，廣泛用于制造航天器結(jié)構(gòu)件、飛機(jī)零部件、汽車零部件、微波電路插件、導(dǎo)航系統(tǒng)精密零件、渦輪增壓推進(jìn)器、電子封裝器件等。顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法目前主要有攪拌鑄造和粉末冶金方法，顆粒增強(qiáng)相有SiC、A1203、B4C等。
[0003]鎢是一種銀白色、有光澤、體心立方結(jié)構(gòu)的金屬，具有熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的特性。將金屬鎢加入到鋁或鋁合金中，利用金屬鎢的熔點(diǎn)高和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的特性，可增強(qiáng)鋁及鋁合金的強(qiáng)度、耐磨性和耐熱性能等，有望發(fā)展一種新型的鋁基復(fù)合材料。但是金屬鎢與鋁及鋁合金之間的熔點(diǎn)、密度都差別很大(鎢的熔點(diǎn)為3422°C、密度為19.35g/cm3，鋁及鋁合金的熔點(diǎn)通常為580~650°C、密度為2.7-2.9g/cm3),因此，采用常規(guī)的合金熔鑄方法或攪拌鑄造方法都很難將金屬鎢均勻加入到鋁或鋁合金當(dāng)中形成鎢粉增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。
[0004]采用粉末冶金方法制備鎢粉增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，首先需要將鋁或鋁合金霧化成粉，然后將鎢粉與鋁或鋁合金粉混合，先制成預(yù)制坯，經(jīng)真空脫氣和加熱后，再通過擠壓、鍛造等二次加工，最后得到鎢粉增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。粉末冶金方法的缺點(diǎn)是生產(chǎn)工序多、工藝流程長(zhǎng)、成本高。另外，由于鎢粉的密度大、粒徑小，鎢粉容易發(fā)生團(tuán)聚，鎢粉與鋁及鋁合金粉很難混合均勻，因此，粉末冶金方法同樣很難獲得鎢粉均勻分布的鎢粉增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述存在問題和不足，提供一種工藝簡(jiǎn)單、使用效果好、生產(chǎn)成本低，可以獲得鎢粉均勻分布的鎢粉增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法及裝置。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
本發(fā)明所述的鎢粉增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特點(diǎn)是包括如下步驟:
1)在鋁或鋁合金液霧化噴射沉積裝置的高壓惰性氣體輸入管上安裝鎢粉定量供應(yīng)裝置；
2)確定鎢粉的粒徑、供應(yīng)量以及鋁或鋁合金液的霧化噴射沉積工藝參數(shù)，其中鎢粉的粒徑彡2 μ m，鎢粉的供應(yīng)量為10?30g/min，鋁或鋁合金液的噴射沉積流量為90?170g/min，鋁或鋁合金液的霧化溫度為750?800°C，高壓惰性氣體采用氮?dú)饣驓鍤馇覊毫??9MPa ；
3)利用高壓惰性氣體為載流介質(zhì)，將鎢粉定量供應(yīng)裝置提供的鎢粉噴射到由鋁或鋁合金液霧化噴射沉積裝置形成的鋁或鋁合金微液滴的表面，而使鎢粉分散粘附在鋁或鋁合金微液滴的表面再一起噴射沉積到基板上，凝固后得到鎢粉增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。
[0007]本發(fā)明所述的鎢粉增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備裝置，包括鋁或鋁合金液霧化噴射沉積裝置，其特點(diǎn)是所述鋁或鋁合金液霧化噴射沉積裝置的高壓惰性氣體輸入管上安裝有鎢粉定量供應(yīng)裝置。
[0008]其中，上述鎢粉定量供應(yīng)裝置包括鎢粉罐、直流電機(jī)、與直流電機(jī)相連接的減速器、與減速器相連接的螺桿式定量供應(yīng)器，其中所述鎢粉罐與螺桿式定量供應(yīng)器相連通，所述螺桿式定量供應(yīng)器與高壓惰性氣體輸入管相連通且通過直流電機(jī)的帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)鎢粉的定量供應(yīng)。
[0009]上述鋁或鋁合金液霧化噴射沉積裝置包括用于裝載鋁或鋁合金液的中間包、開設(shè)在中間包底部的導(dǎo)流管、位于導(dǎo)流管外側(cè)的霧化噴嘴、與霧化噴嘴相連通的高壓惰性氣體輸入管及位于中間包的底面上且通過導(dǎo)流管與中間包相連通的霧化室。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是:
1、本發(fā)明利用高壓惰性氣體為載流介質(zhì)將鎢粉噴射到鋁或鋁合金微液滴的表面，而使鎢粉分散粘附在鋁或鋁合金微液滴的表面，這樣便有效地防止了鎢粉發(fā)生團(tuán)聚，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的鎢粉難以分散均勻的問題，從而可以獲得鎢粉均勻分布的使用壽命長(zhǎng)的鎢粉增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料；
2、本發(fā)明利用高壓惰性氣體為載流介質(zhì)將鎢粉直接噴射到鋁或鋁合金微液滴的表面后再一起噴射沉積到基板上凝固形成鎢粉增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，相比于傳統(tǒng)的粉末冶金方法，本發(fā)明的生產(chǎn)工序明顯減少，工藝流程明顯縮短，可有效降低鎢粉增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的生產(chǎn)成本；
3、本發(fā)明通過直流電機(jī)帶動(dòng)螺桿式定量供應(yīng)器旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)鎢粉的定量供應(yīng)，既能準(zhǔn)確控制鎢粉的加入量，又能方便地調(diào)節(jié)鎢粉的加入量，從而可獲得不同鎢粉含量的鎢粉增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。
[0011]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的制備裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明所述鎢粉定量供應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1-圖2所示，本發(fā)明所述的鎢粉增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備裝置，包括鋁或鋁合金液霧化噴射沉積裝置1，該鋁或鋁合金液霧化噴射沉積裝置I包括用于裝載鋁或鋁合金液3的中間包11、開設(shè)在中間包11底部的導(dǎo)流管12、位于導(dǎo)流管12外側(cè)的用于噴吹高壓惰性氣體的霧化噴嘴13、與霧化噴嘴13相連通的高壓惰性氣體輸入管14及位于中間包11的底面上且通過導(dǎo)流管12與中間包11相連通的霧化室15。其中，在鋁或鋁合金液霧化噴射沉積裝置I的高壓惰性氣體輸入管14上安裝有鎢粉定量供應(yīng)裝置2。而且，該鎢粉定量供應(yīng)裝置2包括鎢粉罐21、直流電機(jī)22、與直流電機(jī)22相連接的減速器23、與減速器23相連接的螺桿式定量供應(yīng)器24，其中所述鎢粉罐21的底部與螺桿式定量供應(yīng)器24相連通，所述螺桿式定量供應(yīng)器24與高壓惰性氣體輸入管14相連通且通過直流電機(jī)22的帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)鎢粉4的定量供應(yīng)。
[0015]本發(fā)明所述的鎢粉增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法，采用如圖1所示的制備裝置，先在鋁或鋁合金液霧化噴射沉積裝置I的高壓惰性氣體輸入管14上設(shè)計(jì)安裝鎢粉定量供應(yīng)裝置2，然后將制備好的鋁或鋁合金液3轉(zhuǎn)移到鋁或鋁合金液霧化噴射沉積裝置I的中間包11內(nèi)，輸入高壓惰性氣體5，啟動(dòng)直流電機(jī)22，通過直流電機(jī)22帶動(dòng)螺桿式定量供應(yīng)器24旋轉(zhuǎn)而將鎢粉4定量供應(yīng)到高壓惰性氣體輸入管14內(nèi)，鋁或鋁合金液3通過導(dǎo)流管12向下流出