本发明涉及一种复合材料成形技术，尤其是涉及一种原位内生颗粒增强铝基复合材料的铸轧成型方法及系统。
背景技术：
原位内生颗粒增强铝基复合材料由于具有低密度、高比强度、高比刚度、高耐磨性、良好的尺寸效应、良好的疲劳性能和断裂韧性、优良的高温性能及高的抗大气腐蚀能力等优点，广泛应用于汽车、航空航天、电子光学仪器、体育用品等领域。然而，原位颗粒增强铝基复合材料内生颗粒的尺寸、分布很大程度上决定了复合材料的性能。因而内生颗粒的尺寸、分布成为原位内生颗粒增强铝基复合材料的研究重点。内生颗粒的尺寸、分布一方面取决于反应物（包括反应物类型、尺寸、形貌等）、反应温度、反应时间，另一方面也取决于所采用成形方式的冷却速度。公开号为cn106270430a发明专利公开了一种原位颗粒增强铝基复合材料的半连续铸造方法，此方法的冷却强度低，仅为1-10℃/s，不利于陶瓷相颗粒的捕捉与分布。
技术实现要素：
本发明是提供一种原位内生颗粒增强铝基复合材料的铸轧成型方法及系统，其主要是解决现有技术所存在的颗粒增强铝基复合材料生产时冷却强度低，仅为1-10℃/s，不利于陶瓷相颗粒的捕捉与分布等的技术问题。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
本发明的一种原位内生颗粒增强铝基复合材料的铸轧成型方法，其特征在于所述的方法包括：
a．按照复合材料设计体积分数，取适量反应物加入到熔炼炉进行原位反应，原位反应过程中开启组合磁场搅拌装置；
b．原位反应结束后，静置，降温至合适温度，加入铝合金基体合金元素，进行合金化；
c．按照熔体处理要求精炼、扒渣后，将复合材料熔体引入在线除气、过滤装置、前箱；
d．熔体流到流槽时开启超声熔体处理装置对熔体进行超声波处理；
e．当前箱液位高度合适时，抽板，开始进行立板生产；
f．调整铸轧参数，板形、厚差、晶粒度、板厚、表面质量均合格后上卷生产，得到原位内生颗粒增强铝基复合材料铸轧卷成品。
体积分数与加入量的关系由化学反应式确定。
作为优选，所述的原位反应的反应温度为720℃-850℃。
作为优选，所述的组合磁场搅拌装置中的组合磁场由两个低频搅拌磁场组成，搅拌方向一个平行于熔体液面方向，一个垂直于熔体液面方向，如此组合磁场区别于传统磁场的二维搅拌，实现了熔体的三维搅拌，使得颗粒在熔体中的分布更为均匀。
作为优选，所述的组合磁场的电磁参数为：频率为1～100hz，输出电流100～1000a，由熔体的整体搅拌强度确定最佳频率和电流值。
作为优选，所述的合金化的温度为700-750℃。
作为优选，所述的超声装置频率为13-23khz。
作为优选，所述的超声装置功率为0.5-3.0kw。
作为优选，所述的抽板时前箱温度为700-750℃。
一种原位内生颗粒增强铝基复合材料的铸轧成型系统，包括熔炼炉，所述的熔炼炉底部设有组合磁场搅拌装置，熔炼炉的出口通过流槽连接有保温炉，保温炉通过流槽连接铸轧机，流槽上设有超声熔体处理装置，铸轧机的料出口处依次设有牵引机、剪切机、矫直机、卷取机。
作为优选，所述的铸轧机的两个铸轧辊的中心线倾斜的角度为10-20°。这样铸轧时复合材料板不会出现厚度上的差异。
因此，本发明通过熔炼炉反应过程中施加组合磁场，熔体流槽传输过程中施加超声场，使原位内生颗粒的尺寸、形貌受控，并在熔体中的分布更为均匀。同时，采用铸轧成形方法，冷却速度高达300-400℃/s，有利于润湿性较差的陶瓷颗粒的捕捉。通过这两方面的措施，充分保证获得的铝基复合材料铸轧卷中原位内生颗粒的均匀性。本发明的铝基复合材料成形方法装置简单、易于控制、效率高，可实现晶粒细小、颗粒分布均匀的铝基复合材料板材的生产。
附图说明
附图1是本发明的一种结构示意图。
图中零部件、部位及编号：熔炼炉1、组合磁场搅拌装置2、流槽3、保温炉4、超声熔体处理装置5、铸轧机6、牵引机7、剪切机8、矫直机9、卷取机10。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：本例的一种原位内生颗粒增强铝基复合材料的铸轧成型方法，具体而言为制备2vol%tib2/6070原位内生颗粒增强铝基复合材料铸轧卷。
将制备2vol%tib2/6070复合材料反应物al-ti合金、al-b合金按照2%体积分数计算好加入量。待铝锭熔化后，升温至800-850℃，加入反应物，开启组合磁场，保温20-30min；
原位反应结束后，静置，降温至720-740℃，加入6070铝合金合金元素，进行合金化，静置10-20min后进行第一次精炼、扒渣，获得2vol%tib2/6070复合材料熔体；
倒炉，按照熔体处理要求在保温炉进行第二次精炼、扒渣后，将复合材料熔体引入在线除气、过滤装置、前箱；
开启流槽中的超声装置，超声频率为20khz，功率为1.5kw；
当前箱温度达到745℃时，抽板，开始立板生产；
调整铸轧参数，板形、厚差、晶粒度、板厚、表面质量均合格后上卷生产，得到2vol%tib2/6070原位内生颗粒增强铝基复合材料铸轧卷。
一种原位内生颗粒增强铝基复合材料的铸轧成型系统，如图1，包括熔炼炉1，熔炼炉底部设有组合磁场搅拌装置2，熔炼炉的出口通过流槽3连接有保温炉4，保温炉通过流槽连接铸轧机6，铸轧机的两个铸轧辊的中心线倾斜的角度为15°。流槽上设有超声熔体处理装置5，铸轧机的料出口处依次设有牵引机7、剪切机8、矫直机9、卷取机10。
实施例2：本例的一种原位内生颗粒增强铝基复合材料的铸轧成型方法，具体而言为制备4vol%tib2/6061原位内生颗粒增强铝基复合材料铸轧卷。
将制备4vol%tib2/6061复合材料反应物k2tif6、kbf4按照4%体积分数计算加入量。待铝锭熔化后，升温至800-850℃，加入反应物，开启组合磁场，保温20-30min；
原位反应结束后，静置，降温至720-740℃，加入6061铝合金合金元素，进行合金化，静置10-20min后进行第一次精炼、扒渣，获得4vol%tib2/6061复合材料熔体；
倒炉，按照熔体处理要求在保温炉进行第二次精炼、扒渣后，将复合材料熔体引入在线除气、过滤装置、前箱；
开启流槽中的超声装置，超声频率为20khz，功率为1.5kw；
当前箱温度达到745℃时，抽板，开始立板生产；
调整铸轧参数，板形、厚差、晶粒度、板厚、表面质量均合格后上卷生产，得到4vol%tib2/6061原位内生颗粒增强铝基复合材料铸轧卷。
一种原位内生颗粒增强铝基复合材料的铸轧成型系统，如图1，包括熔炼炉1，熔炼炉底部设有组合磁场搅拌装置2，熔炼炉的出口通过流槽3连接有保温炉4，保温炉通过流槽连接铸轧机6，铸轧机的两个铸轧辊的中心线倾斜的角度为15°。流槽上设有超声熔体处理装置5，铸轧机的料出口处依次设有牵引机7、剪切机8、矫直机9、卷取机10。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。