专利名称：移动坩埚自动化控制的增强颗粒喷射共沉积装置的制作方法
技术领域：
本发明属于制备颗粒增强金属基复合材料的装置。
喷射共沉积是一种新型的制备颗粒增强金属基复合材料的工艺，它具有增强颗粒分布均匀，基体组织为快速凝固特征，且产量高等优点。其基本原理是金属熔体雾化喷射流中引入增强并共同沉积形成坯件。工艺的关键在于为了使增强颗粒均匀分布，必须定量的将其送入至喷射流，并被沉积层所捕获。由于增强颗粒为粉末态，存在一定的粒度分布，普通的气力输送装置难以实现定量控制，使得增强颗粒在基体分布不均匀，严重影响沉积坯的组织和性能。
本发明的目的在于提供一种喷射共沉积装置，利用该装置可以制备大型的喷射沉积颗粒增强复合材料，增强颗粒数量可以在较大范围内严格控制且分布均匀。
本发明由粉末定量输送机构和喷射沉积机构组成，所述粉末定量输送机构包括盛装增强颗粒的料斗、带控制器的螺旋杆送料器、负压室、带输、送气体入口和输送管道的负压发生器、料斗的出口与螺旋杆送料器的入口相接，螺旋杆送料器的出口与负压室相接，负压室与负压发生器相接，所述喷射沉积机构包括带增强颗粒入口和雾化气体入口的复合喷枪，多层喷射沉积装置，前述输送管道与增强颗粒入口相接。
下面结合
本发明详叙如下
图1为本发明粉末定量输送机构的结构示意2为本发明喷射沉积机构的结构示意图本发明的移动坩埚自动化控制的增强颗粒喷射共沉积装置可分为两部分，其一为粉末定量输送机构，用来输送增强颗粒8，如图1所示，它包括料斗1，螺旋杆送料器2，螺旋杆器的控制器3，负压室7，负压发生器(类雾化器结构)6，4为输送气体入口以及输送管道5。其二为喷射沉积机构，如图2所示，它包括复合喷枪10，增强颗粒入口9，接图1的输送管道5，11为雾化气体入口，12为多层喷射沉积装置。
具有一定气压的输送气体由入口4通过负压发生器6在负压室7中产生一负压，将由螺旋杆送料器2所输入的增强颗粒全部吸入，同时增强颗粒在高速输送气体流的挟带下，通过输送管道5悬浮输送至入口9，进入雾化液流，共同沉积在坯件上，通过多层喷射沉积装置12制得复合材料喷射沉积管、锭坯。增强颗粒的输送量可以通过控制器3精确定量控制，事先测定不同种类、不同粒度颗粒送出量与螺杆转速关系曲线，便可根据该曲线设计不同增强颗粒含量的复合材料的制备。该装置可输送各种增强相，如SiC、Al2O3等，甚至过喷粉末都能用该装置顺利送出。增强颗粒可以连续补充至料斗，也可采用两个料斗及螺旋杆交替使用，以实现数百公斤增强相的连续输送。
利用上述设备可制备大型的颗粒增强喷射沉积复合材料，工艺参数主要有增强颗粒的品种和粒度、螺旋杆的转速、输送气体的气压和气流量、输送导管的形状和长度以及喷射沉积参数。
本发明的移动坩埚自动化控制的增强颗粒喷射共沉积装置具有以下特点1)可以精确地输送增强颗粒，基体中增强颗粒分布均匀，大幅度提高了复合材料的性能。2)采用了复合式喷枪，增强颗粒全部进入雾化锥，被沉积层所捕获，提高了增强颗粒的利用率。3)增强颗粒可连续输送，输送量可在较大范围内精确调节，可以控制沉积坯内增强相的百分含量，适合于工业化生产。4)增强颗粒的输送不受品种的限制，可采用多个螺旋杆送料器实现多种增强颗粒的同时输送，从而制备多重强化相的喷射沉积复合材料，并且各送料器单位时间的输增强颗粒的量送量可由螺旋杆的转速调节，以调节各强化相的比例。5)设备简单，操作方便。
采用本发明的装置制备出了规格为φ外700/φ内360×1200mm，重900Kg的6066Al/SiCp复合材料喷射沉积管坯，沉积坯内SiCp的含量为15wt％，分散均匀。工艺参数为熔体过热温度100～150℃，喷射高度为100～300mm，雾化气体为氮气，气压为0.5～1.5MPa，喷嘴直径为2～4mm，增强颗粒SiC输送气体为氮气，压力为0.2～1MPa，粉末流率为金属流率的10～30％，螺旋杆转动频率为200～600转/分。
采用本发明的装置制备出了规格为φ500×1000mm的7075Al/SiCp复合材料喷射沉积管坯，沉积坯内SiCp的含量为12wt％，分散均匀。工艺参数为熔体过热温度150～200℃，喷射高度为150～300mm，雾化气体为氮气，气压为0.8～1.2MPa，喷嘴直径为3～5mm，增强颗粒SiC输送气体为氮气，压力为0.2～8MPa，粉末流率为金属流率的10～25％，螺旋杆转动频率为100～400转/分。
权利要求
1.一种移动坩埚自动化控制的增强颗粒喷射共沉积装置，其特征在于它由粉末定量输送机构和喷射沉积机构组成，所述粉末定量输送机构包括盛装增强颗粒(8)的料斗(1)、带控制器(3)的螺旋杆送料器(2)、负压室(7)、带输送气体入口(4)和输送管道(5)的负压发生器(6)、料斗(1)的出口与螺旋杆送料器(2)的入口相接，螺旋杆送料器的出口与负压室(7)相接，负压室(7)与负压发生器(6)相接，所述喷射沉积机构包括带增强颗粒入口(9)和雾化气体入口(11)的复合喷枪(10)，多层喷射沉积装置(12)，前述输送管道(5)与增强颗粒入口(9)相接。
全文摘要
一种移动坩埚自动化控制的增强颗粒喷射共沉积装置,其特点是它由粉末定量输送机构和喷射沉积机构组成,粉末定量输送机构包括盛装增强颗粒的料斗、带控制器的螺旋杆送料器、负压室、带输送气体入口和输送管道的负压发生器、料斗的出口与螺旋杆送料器的入口相接,螺旋杆送料器的出口与负压室相接,负压室与负压发生器相接;喷射沉积机构包括带增强颗粒入口和雾化气体入口的复合喷枪,多层喷射沉积装置。
文档编号C23C4/10GK1323670SQ0111442
公开日2001年11月28日 申请日期2001年4月19日 优先权日2001年4月19日
发明者陈振华, 严红革, 陈刚, 张福全, 胡仲勋 申请人:湖南大学