本发明涉及喷射制备复合材料的制造领域，尤其涉及一种能提高喷射成形复合管坯的结合强度的装置及相应的应用方法。
背景技术：
目前，喷射成形是一种采用快速凝固的方法制备特殊材料的新技术，该技术兼具有近终形加工和半固态加工的双重特点。喷射成形用雾化喷嘴内高压惰性气体将从中间包内经过导液管流出的合金液流雾化成细小的熔滴，熔滴在高速气流的作用下飞行并被逐渐冷却，在这些熔滴尚未完全凝固前将其沉积到具有一定形状的沉积器上，通过改变熔滴射流与沉积器的相对位置和沉积器的运动形式，可以得到盘(柱)、管(环)、板(带)等不同形状的半成品坯件。
传统的管坯制造技术可以生产无缝管坯，但是难以生产复合管坯坯，即使要生产也是难度比较大。故现有的一些生产复合管坯坯的技术大多利用喷射成形的方式。
中国专利cn200410022954.9-《喷射沉积制备大型环件的方法及其设备》公开了一种喷射沉积制备大型环件的方法，利用惰性气体将将熔融金属或合金雾化，形成颗粒颗粒，直接喷射在基体上，经撞击、聚结、凝固形成沉积坯，且坩埚和雾化器的运动以及基体的旋转、升降运动均由智能控制，基体采用内热方法加热，其特征是:熔融金属过热度为150℃～350℃，喷射高度为100～300mm,雾化气压为0.8～1.2mpa,液流直径为3.0～6.0mm，基体转速为1～10rpm,坩埚运动速率为5～20mm/s，基体升降速度为0.1～1.0mm/min。木发明还公开了该方法所采用的设备。该发明是一种对于大型环件的制备不会产生开裂崩断的喷射沉积制备大型环件的方法。
经过现场实施对比，这种方法的主要优点是能够控制不同径向位置的组织，能够制各出壁厚较大的管坯。但其也具有明显的缺点：
基体、沉积坯及基体支撑座等在制备的过程中需往返直线运动。由于沉积坯件和一起运动的部件质量大，造成惯性很大，难以控制，从而制约了沉积管坯的尺寸和质量规模，同时使得往返速度不可能很快，也制约了沉积坯的冷速，另外利用该工艺只能生产一定长度的复合管坯坯，并且管坯安装和取送不方便，限制了该工艺的发展。
专利cn103962558a公开了一种制备水平的管坏支撑机构及雾化系统，将钢液熔化后倒入中间包，金属熔液通过中间包底部的导液管流经喷嘴时，被喷嘴内喷出的高压高速惰性气体雾化成细小的颗粒，形成一个雾化锥，雾化颗粒沉积在下方的管坯基体上，管坯基体在旋转的同时在支撑机构的带动下向前移动；管坯基体在进去雾化锥之前经高频感应线圈快速加热至800℃左右，可以有效增强喷覆层和管坯基体的结合力。当管坯沉积完毕之后在支撑机构的带动下缓慢移出设备，后续的管坯同时跟进，进行连续生产，最终形成复合管坯坯。
这种工艺在喷射成形的初始阶段，由于钢水流经中间包和导液管，温度大大降低，雾化后形成的金属颗粒中液相比例大大降低，导致了复合基体碰撞后往往很难结合在一起，从而形成开裂的源头。
此外，浇铸初期钢流的温度呈现先帝后高的变化，初始钢流的温度较低，在雾化及沉积的过程中温度更低，很难有效的实现与复合基体的粘结。
综上所述，现有技术下利用喷射成形生产复合管坯坯尚存各种缺点，故对这些缺点的改进对于对于喷射制备复合管坯坯显得更为重要。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供了一种能提高喷射成形复合管坯结合强度的装置及方法，其具体如下所述：
一种能提高喷射成形复合管坯结合强度的装置，包括带有热电偶测温功能的熔炼炉、中间包机构和雾化仓，其特征在于：
所述的熔炼炉将其内部的复合母合金加热熔炼成复合母合金钢流，并通过热电偶测温，达到温度要求后通过中间包机构送入雾化仓；
所述的雾化仓通过其设置的惰性气体管路通入惰性气体，使炉内保持非氧化气氛，雾化仓的下部设置有在雾化时抽风的吸风装置；
所述的中间包机构底部设置的倒液管将从熔炼炉进入的复合母合金钢流送入雾化喷嘴，通过雾化喷嘴的高压气体将复合母合金钢流雾化成细小的金属液滴，而在雾化喷嘴的下方设置有一挡板机构，在雾化喷射起始阶段，开启雾化喷嘴的雾化高压气体开关，在复合母合金钢流倾入中间包机构的同时，启动该挡板机构，使其移动到雾化喷嘴的下方，遮挡住初始的雾化高压气体的吹扫，当复合母合金钢流雾化的金属液滴喷射后，根据钢种浇铸温度和流速，设定挡板机构的回退时间，使位于挡板机构下方的基体管坯避免与初始的低温的金属液滴接触，均匀了喷射金属液滴的温度，提高雾化金属与基体管坯的结合力。
根据本发明的一种能提高喷射成形复合管坯结合强度的装置，其特征在于，所述的挡板机构的截面形状为扇形。
一种能提高喷射成形复合管坯结合强度的方法，基于上述的一种能提高喷射成形复合管坯结合强度的装置，其具体步骤如下所述：
1)熔炼炉将其内部的坩埚内的复合母合金加热熔炼成复合母合金钢流，并通过热电偶测温，达到温度要求后出钢，送入中间包机构；
2)雾化仓通过其设置的惰性气体管路通入惰性气体，使炉内保持非氧化气氛，中间包机构的倒液管准备将从熔炼炉进入的复合母合金钢流送入雾化喷嘴；
3)在雾化喷射起始阶段，开启雾化喷嘴的雾化高压气体开关，在复合母合金钢流倾入中间包机构的同时，启动挡板机构，使其移动到雾化喷嘴的下方，遮挡住初始的雾化高压气体的吹扫，由于初始的雾化高压气体的吹扫对基体管坯的散热非常大，通过挡板机构进行遮挡，能够非常有效的减少雾化气体对沉积基体的温降；
4)当复合母合金钢流雾化的金属液滴喷射后，根据钢种浇铸温度和流速，设定挡板机构的回退时间，使位于挡板机构下方的基体管坯避免与初始的低温的金属液滴接触，均匀了喷射金属液滴的温度，提高雾化金属与基体管坯的结合力，直至完成喷射成形复合管坯；
5)步骤4)中，浇铸过程中的初始的低温的金属液滴往往还有熔渣及表面细小熔渣，通过挡板机构去除掉初始流股中的夹杂物，能够很大程度的防止夹杂物在基体管坯(5)表面形成裂纹源；
6)步骤4)中，随着挡板机构的回退，给中间包机构内部钢液建立液位留出较充裕的时间，从而使其在后续的喷射过程中稳定液位、稳定流量。
本发明的一种能提高喷射成形复合管坯结合强度的装置及方法的关键点在于，浇铸初期利用挡板机构遮挡初始流股，而当流股温度达到工艺需求的温度后，启动挡板后退，使得高温雾化颗粒直接喷射在复合基体表面，从而达到雾化金属与沉积金属的紧密结合，同时由于高温金属颗粒与基体的传热作用，使得基体管坯温度升高，能够更紧密的结合后续而来的雾化金属。
使用本发明的一种能提高喷射成形复合管坯结合强度的装置及方法获得了如下有益效果：
(1)本发明的一种能提高喷射成形复合管坯结合强度的装置及方法，通过挡板机构进行遮挡，能使基体管坯避开初始阶段的气体吹扫对基体管坯的散热影响，有效的减少了雾化气体对基体管坯的温降；
(2)本发明的一种能提高喷射成形复合管坯结合强度的装置及方法，通过挡板机构挡住了浇铸过程的初始流股内熔渣及表面细小熔渣等夹杂物，能够很大程度的防止夹杂物在基体表面形成裂纹源；
(3)本发明的一种能提高喷射成形复合管坯结合强度的装置及方法，通过挡板机构挡住了低温流股，使得后续钢流的温度不断上升，从而均匀喷射钢水的温度，进一步提高雾化金属与基体管坯的结合力。
(4)本发明的一种能提高喷射成形复合管坯结合强度的装置及方法，通过挡板机构的作用，给中间包机构内部钢液建立液位留出较充裕的时间，从而使其在后续的喷射过程中稳定液位、稳定流量。
附图说明
图1为本发明的一种能提高喷射成形复合管坯结合强度的装置及方法的装置部分的具体结构示意图；
图中：1-熔炼炉，1a-热电偶，2-中间包机构，2a-倒液管，2b-雾化喷嘴，3-雾化仓，3a-惰性气体管路，3b-吸风装置，4-挡板机构，5-基体管坯。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的一种能提高喷射成形复合管坯结合强度的装置及方法做进一步的描述。
如图1所示，一种能提高喷射成形复合管坯结合强度的装置，包括带有热电偶测温功能的熔炼炉1、中间包机构2和雾化仓3，熔炼炉将其内部的复合母合金加热熔炼成复合母合金钢流，并通过热电偶1a测温，达到温度要求后通过中间包机构2送入雾化仓3；
雾化仓3通过其设置的惰性气体管路3a通入惰性气体，使炉内保持非氧化气氛，雾化仓的下部设置有在雾化时抽风的吸风装置3b；
中间包机构2底部设置的倒液管2a将从熔炼炉1进入的复合母合金钢流送入雾化喷嘴2b，通过雾化喷嘴的高压气体将复合母合金钢流雾化成细小的金属液滴，而在雾化喷嘴的下方设置有一挡板机构4，在雾化喷射起始阶段，开启雾化喷嘴的雾化高压气体开关，在复合母合金钢流倾入中间包机构的同时，启动该挡板机构，使其移动到雾化喷嘴的下方，遮挡住初始的雾化高压气体的吹扫，当复合母合金钢流雾化的金属液滴喷射后，根据钢种浇铸温度和流速，设定挡板机构的回退时间，使位于挡板机构下方的基体管坯避免与初始的低温的金属液滴接触，均匀了喷射金属液滴的温度，提高雾化金属与基体管坯的结合力。
挡板机构的截面形状为扇形。
一种能提高喷射成形复合管坯结合强度的方法，基于上述的一种能提高喷射成形复合管坯结合强度的装置，其具体步骤如下所述：
1)熔炼炉1将其内部的坩埚内的复合母合金加热熔炼成复合母合金钢流，并通过热电偶1a测温，达到温度要求后出钢，送入中间包机构2；
2)雾化仓3通过其设置的惰性气体管路3a通入惰性气体，使炉内保持非氧化气氛，中间包机构2的倒液管2a准备将从熔炼炉1进入的复合母合金钢流送入雾化喷嘴2b；
3)在雾化喷射起始阶段，开启雾化喷嘴2b的雾化高压气体开关，在复合母合金钢流倾入中间包机构2的同时，启动挡板机构4，使其移动到雾化喷嘴的下方，遮挡住初始的雾化高压气体的吹扫，由于初始的雾化高压气体的吹扫对基体管坯5的散热非常大，通过挡板机构进行遮挡，能够非常有效的减少雾化气体对沉积基体的温降；
4)当复合母合金钢流雾化的金属液滴喷射后，根据钢种浇铸温度和流速，设定挡板机构4的回退时间，使位于挡板机构下方的基体管坯5的避免与初始的低温的金属液滴接触，均匀了喷射金属液滴的温度，提高雾化金属与基体管坯的结合力，直至完成喷射成形复合管坯；
5)步骤4)中，浇铸过程中的初始的低温的金属液滴往往还有熔渣及表面细小熔渣，通过挡板机构4去除掉初始流股中的夹杂物，能够很大程度的防止夹杂物在基体管坯5表面形成裂纹源；
6)步骤4)中，随着挡板机构4的回退，给中间包机构2内部钢液建立液位留出较充裕的时间，从而使其在后续的喷射过程中稳定液位、稳定流量。
本发明的一种能提高喷射成形复合管坯结合强度的装置及方法的关键点在于，浇铸初期利用挡板机构遮挡初始流股，而当流股温度达到工艺需求的温度后，启动挡板后退，使得高温雾化颗粒直接喷射在复合基体表面，从而达到雾化金属与沉积金属的紧密结合，同时由于高温金属颗粒与基体的传热作用，使得基体管坯温度升高，能够更紧密的结合后续而来的雾化金属。
实施例
碳钢管坯与合金钢复合管的制备方法，如下：
首先在雾化仓中安装好碳钢管坯基体(即基体管坯4)，厚度为3mm，管坯夹送装置能够控制基体管坯的移动和旋转速度。在熔炼炉1的坩埚中加入合金钢母料，加热熔化后，过热度保持在150℃时，倾转浇注入中间包机构2。挡板机构距离导液管末端的距离为300mm，启动挡板机构使其移动到雾化喷嘴下方。钢水浇铸中间包的瞬间，开启雾化喷嘴进行雾化金属，5s后挡板逐渐回退，移动速度设定为50mm/s。使得雾化金属颗粒直接喷射至基体管坯上，管坯的移动速度设定为50mm/min，转动速度设定为100rad/min。随着喷射的进行，逐渐移动管坯，最终形成复合管坯。
本发明的一种能提高喷射成形复合管坯结合强度的装置及方法，通过挡板机构进行遮挡，能使基体管坯避开初始阶段的气体吹扫对基体管坯的散热影响，有效的减少了雾化气体对基体管坯的温降；本发明通过挡板机构挡住了浇铸过程的初始流股内熔渣及表面细小熔渣等夹杂物，能够很大程度的防止夹杂物在基体表面形成裂纹源；本发明通过挡板机构挡住了低温流股，使得后续钢流的温度不断上升，从而均匀喷射钢水的温度，进一步提高雾化金属与基体管坯的结合力；本发明通过挡板机构的作用，给中间包机构内部钢液建立液位留出较充裕的时间，从而使其在后续的喷射过程中稳定液位、稳定流量。
本发明的一种能提高喷射成形复合管坯结合强度的装置及方法适用于各种复合管坯的喷射成形制造领域。