[发明专利]一种制造复合材料的方法与设备

权利要求书

1、一种制造复合材料的方法，其实施步骤如下：

1)配制悬浮液：在密闭状态下，将选自氧化铝、氮化矽、碳化矽、碳化钛、氧化锆、碳化硼及碳化钽，并以颗粒须晶及短纤维方式的强化材悬浮于一含有分散剂的蒸馏水中；

2)借超音波振荡悬浮液，使其混合均匀；

3)预热悬浮液至100-660℃；

4)在惰性气体覆盖下熔融铝合金基材，达600-700℃，在搅拌下将预热的悬浮液散布或喷洒或采取喷雾方式散布于金属基材的熔液表面，这时蒸馏水迅速蒸发，强化材分布于熔液表面，并进行混合；

5)在惰性气体覆盖下，在混合后的熔液中进行除气操作；

6)将除气后的铝基复合材料熔液铸成铸锭，并使其在400-450℃间恒温40-60小时，使该铸锭均质化，然后冷却至室温，得出铝基复合材料产品。

2、按权利要求1所述的制造复合材料的方法，其特征在于所述的除气操作，是令一含有除气孔的除气管，作为除气装置，将该除气管插入该铝合金基材与强化材混合的熔液中，并移动该除气管以增加其与气泡接触机会，抽除熔液中所含的气体。

3、一种制造权利要求1所述复合材料的设备，包括有带有搅拌装置的加热炉和除气装置，其特征在于：

1)加热炉(2)为一装入铝合金基材(1)并加热熔解的装置，炉口以陶瓷盖(3)覆盖；

2)一惰性气体供应装置设于加热炉(2)的一侧，该装置有一引导惰性气体进入炉口(2)内的导管(4)；

3)加热炉上端安装有用来灌注强化材悬浮液(5)的密闭加料容器(7)，加料容器(7)的顶端设有悬浮液注入阀(6)，惰性气体(11)通过控制阀(12)以惰性气体管(10)布设于加料容器(7)内，气体管(10)上开有用来喷出惰性气体于容器(7)内的小孔(9)；悬浮液散布阀(14)设于悬浮液散布管(41)上，散布管(141)下端设有将悬浮液(5)散布、喷洒、或以喷雾方式由加料容器(7)进入加热炉(2)中用的喷嘴(13)；加热容器中悬浮液(5)用的加热介质(8)，为加热线圈或加热包，缠绕或包围在加料容器(7)的器壁上；

4)加热炉(2)内设有用来充分混合铝合金基材(1)与来自料容器(7)的悬浮液(5)的搅拌装置(18)，该搅拌装置(18)中包括表面涂有氧化铝作为保护层并穿过加料容器(7)进入加热炉(2)内的搅拌轴(181)、安装在加料容器(7)顶端，带动搅拌轴(181)旋转的驱动马达(15)、安装在搅拌轴(181)上浸入炉内溶液中以均匀混合基材(1)和悬浮液(5)的叶片；

5)加热炉(2)内设有用来除去由铝合金基材(1)与悬浮液(5)的混合溶液中气体、气泡，以防浇铸成品带有气孔的除气装置。

4、按权利要求3所述制造复合材料的设备，其特征在于加料容器(7)中的惰性气体管(10)为一可以代替机械搅拌器，在工作时不断喷射惰性气体，使强化材在蒸馏水中分布均匀的蛇形管。

5、按权利要求3所述制造复合材料的设备，其特征在于安装在搅拌机轴(181)上的叶片包括有上叶片(16)和下叶片(17)，其中上叶片(16)为垂直走向叶片，叶片上穿有叶孔(161)，与炉内垂直壁面正交；下叶片(17)，为水平走向，平行于炉底。

6、按权利要求3所述制造复合材料的设备，其特征在于所述的除气装置(20)，其中包括在吸气端有一扩大管段(201)的除气管(200)，在扩大管段(201)内充填有耐热陶瓷棉(21)，管壁上钻有除气小孔(23)，扩大管段(201)下方开口以耐热水泥(22)密封，除气装置中浸泡于熔液(19)中的部分除气管及整个扩大管段(201)均设有氧化铝保护层，除气管(200)通过软管(24)与热交换器(25)中的盘管(241)相连接，热交换器(25)设冷水(26)入口，温水(27)出口，在盘管(241)的尾管(242)上，通过抽气控制阀(29)与抽除扩大管段(201)所收入气体的真空泵或抽气机(28)相连接。

7、按权利要求3所述制造复合材料的设备，其特征在于通向加料容器(7)的惰性气体管(10)，在容器(7)外加装一引导高压气体进入喷嘴(13)，以引导、雾化由散布管(141)下流悬浮液的支管(111)。