專利名稱：納米纖維定向和定域增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料制備裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種金屬基復(fù)合材料制備裝置，特別涉及一種納米纖維定向和定 域增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料制備裝置。
背景技術(shù)：
納米纖維具有特殊的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能，以其作為增強(qiáng)材料，可制備出具有優(yōu)異 綜合性能的納米纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料。然而，納米纖維在基體中的分布狀態(tài)將對(duì)復(fù)合 材料的強(qiáng)化行為產(chǎn)生重要影響，當(dāng)纖維在基體中呈定向分布時(shí)，所獲得的強(qiáng)化效果遠(yuǎn)高于 三維隨機(jī)分布，而且對(duì)于特殊功能構(gòu)件，只需要對(duì)其進(jìn)行局部復(fù)合材料增強(qiáng)。由此可見，為 最大程度地發(fā)揮納米纖維對(duì)金屬基體的增強(qiáng)作用，充分提高復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性，有必要 在制備過程中根據(jù)構(gòu)件的受力特點(diǎn)控制纖維的分布狀態(tài)。但是由于納米短纖維之間存在很 強(qiáng)的范德華力，極易產(chǎn)生團(tuán)聚，導(dǎo)致納米纖維在復(fù)合材料中很難均勻分散，而且在目前的金 屬基復(fù)合材料制備方法中較難實(shí)現(xiàn)對(duì)隨機(jī)取向的短纖維實(shí)施定向和定域增強(qiáng)。文獻(xiàn)“硅酸鋁/ZL109復(fù)合材料的纖維定向及其磨損特征，李文方，黃岳山，蒙繼 龍，曾美琴.材料科學(xué)與工程，1999，17 (2) :14 17”公開了一種纖維定向增強(qiáng)金屬基復(fù)合 材料的制備方法，該方法先利用擠壓方法制備纖維定向分布的預(yù)制件，然后對(duì)預(yù)制體進(jìn)行 燒結(jié)，最后利用液體浸滲法制成纖維定向增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料塊體。但是，該方法制備纖維 定向增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料要經(jīng)過預(yù)制體制備、預(yù)制體燒結(jié)、液體浸滲三種工藝，所使用的預(yù) 制體制備裝置包括凸模1、凹模桶4、成形模6、混合體17、預(yù)制體18，先將直徑約為3 5 y m 的纖維按一定的體積分?jǐn)?shù)與添加劑及具有良好流動(dòng)性能的粘結(jié)劑混合，并將混合體17放 于凹模桶4中，凸模1下行在常溫下擠壓，隨著混合體17的流動(dòng)，纖維在其內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)并趨向 于流動(dòng)方向，形成纖維定向分布的預(yù)制體18，隨后將預(yù)制體18放置于加熱爐19中進(jìn)行燒 結(jié)。液體浸滲裝置主要包括凸模1、凹模桶4，將燒結(jié)好的預(yù)制體18置于凹模桶4內(nèi)，在預(yù) 制體18上澆入金屬液20，凸模1下行，在壓力下金屬液20滲入預(yù)制體18，制備得到纖維定 向增強(qiáng)的金屬基復(fù)合材料。現(xiàn)有技術(shù)存在以下不足難于實(shí)現(xiàn)納米纖維在基體金屬中的均勻分布；只能實(shí)現(xiàn) 增強(qiáng)纖維在基體金屬中沿?cái)D壓方向定向分布，難于實(shí)現(xiàn)按需定向和定域同時(shí)增強(qiáng)；而且整 個(gè)制備過程需分預(yù)制體制備、預(yù)制體燒結(jié)和液體浸滲三種工藝進(jìn)行，操作步驟多。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)制備纖維定向增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料需分步進(jìn)行以及無法制備 纖維定域增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的不足，本實(shí)用新型提供一種納米纖維定向和定域增強(qiáng)金屬 基復(fù)合材料制備裝置，利用電磁場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料的均勻攪拌、納米纖維預(yù)取向以及確定 納米纖維的增強(qiáng)區(qū)域，隨后通過擠壓可一次快速成形納米纖維定向和定域增強(qiáng)金屬基復(fù)合 材料制件。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案一種納米纖維定向和定域增強(qiáng)金
3屬基復(fù)合材料制備裝置，包括凸模1、凹模桶4和成形模6，其特點(diǎn)是還包括熔煉裝置、電磁 產(chǎn)生系統(tǒng)，所述熔煉裝置包括B電阻加熱器12，坩堝13，坩堝13通過安裝有閥門15的管道 與氣壓罐16連通，坩堝13周圍放置B電阻加熱器12 ；進(jìn)液管10將熔煉裝置的坩堝與凸模 1和凹模桶4形成的模腔相連通，線圈5置于擠壓模具A電阻加熱器3的外側(cè)；所述電磁產(chǎn) 生系統(tǒng)包括線圈5和電流源11 ；線圈5的兩端分別與電流源11的兩個(gè)接線端電連接，電流 源11產(chǎn)生的電流通入到線圈5中形成電磁場(chǎng)；所述電流源11由直流電源11-1、脈沖電源 11-2、變頻控制器11-3、開關(guān)K1和開關(guān)K2組成，所述脈沖電源11-2的兩端連接變頻控制器 11-3，變頻控制器11-3的一端通過開關(guān)K1連接到線圈5上，另一端直接連接到線圈5上； 直流電源11-1的一端通過開關(guān)K2連接到線圈5上，另一端直接連接到線圈5上；通過對(duì)開 關(guān)K1和開關(guān)K2的開合調(diào)整，實(shí)現(xiàn)線圈電源的交直流轉(zhuǎn)換；所述凹模桶4置于下墊板7上， 成形模6是一個(gè)中間有通孔的圓柱體，置于凹模桶4之內(nèi)、下墊板7之上，成形模6的外壁 和凹模桶4的內(nèi)壁采用間隙配合；芯軸9置于成形模6的通孔中，芯軸9和成形模6之間 形成擠壓空腔；墊塊2位于凹模桶4之上，其外徑大于凹模桶4內(nèi)徑；凸模1置于墊塊2之 上，其外徑和凹模桶4的內(nèi)徑滿足間隙配合；冷卻裝置8置于下墊板7之上、凹模桶4外壁 下方，A電阻加熱器3位于冷卻裝置8上方，套在凹模桶4的外壁。本實(shí)用新型的有益效果是采用電磁預(yù)取向和擠壓取向相結(jié)合的方式，能實(shí)現(xiàn)纖 維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料中纖維的按需取向，可一次、低成本制造高性能的各向異性復(fù)合材 料制件。線圈電源能夠?qū)崿F(xiàn)交直流轉(zhuǎn)換，方便完成均勻攪拌和纖維按需取向兩個(gè)過程，使模 腔內(nèi)的增強(qiáng)纖維和金屬均勻混合后定向取向。另外，纖維所受的電磁力的大小和方向可根 據(jù)控制電源的電流強(qiáng)度來隨意調(diào)節(jié)，達(dá)到纖維增強(qiáng)區(qū)域可控的目的。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說明。

圖1是本實(shí)用新型制備納米纖維定向和定域增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的裝置結(jié)構(gòu)示 意圖。圖2是具體實(shí)施例1中制備納米纖維徑向取向增強(qiáng)復(fù)合材料時(shí)擠壓空腔形狀示意 圖。圖3是具體實(shí)施例2中制備納米纖維周向取向增強(qiáng)復(fù)合材料時(shí)擠壓空腔形狀示意 圖。圖4是具體實(shí)施例3中制備納米纖維軸向取向增強(qiáng)復(fù)合材料時(shí)擠壓空腔形狀示意 圖。圖5是現(xiàn)有技術(shù)預(yù)制體制備裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是現(xiàn)有技術(shù)預(yù)制體燒結(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是現(xiàn)有技術(shù)液體浸滲裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1-凸模，2-墊塊，3-A電阻加熱器，4-凹模桶，5-線圈，6-成形模，7-下墊板， 8-冷卻裝置，9-芯軸，10-進(jìn)液管，11-電流源，11-1-直流電源，11-2-脈沖電源，11-3-變頻 控制器，12-B電阻加熱器，13-坩堝，14-復(fù)合材料坯料，15-閥門，16-氣壓罐，17-混合體， 18-預(yù)制體，19-加熱爐，20-金屬液，21-復(fù)合材料。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 參見圖1、圖2，本實(shí)施例的制備納米纖維定向和定域增強(qiáng)金屬基復(fù)合材 料的裝置，由擠壓模具、熔煉裝置、電磁產(chǎn)生系統(tǒng)組成，其相互連接關(guān)系為，熔煉裝置通過進(jìn) 液管10與擠壓模具的模腔相連通，電磁產(chǎn)生裝置置于擠壓模具的外側(cè)。所述擠壓模具包括凸模1，墊塊2，A電阻加熱器3，凹模桶4，成形模6，下墊板7， 冷卻裝置8及芯軸9 ；所述的凹模桶4置于下墊板7上，成形模6是一個(gè)中間有通孔的圓柱 體，它同時(shí)置于凹模桶4之內(nèi)、下墊板7之上，成形模6的外壁和凹模桶4的內(nèi)壁采用間隙 配合；芯軸9置于成形模6的通孔中，芯軸9和成形模6之間形成擠壓空腔，擠壓空腔剖面 形狀為對(duì)稱Y型，通過保持?jǐn)D壓空腔環(huán)形直徑為兩端大、中間小的收縮流道，使纖維在剪切 拉伸作用下沿徑向取向(見圖2)；墊塊2位于凹模桶4之上，其外徑大于凹模桶4內(nèi)徑；凸 模1置于墊塊2之上，其外徑和凹模桶4的內(nèi)徑滿足間隙配合公差；冷卻裝置8套在凹模桶 4外壁下方與擠壓空腔相應(yīng)的位置，同時(shí)置于下墊板7之上，A電阻加熱器3位于冷卻裝置 8上方，也套在凹模桶4的外壁。所述熔煉裝置包括B電阻加熱器12，坩堝13，閥門15及氣壓罐16 ；其中，氣壓罐 16通過安裝有閥門15的管道與坩堝13相連通，坩堝13周圍放置B電阻加熱器12。所述電磁產(chǎn)生系統(tǒng)包括線圈5和電流源11 ；線圈5的兩端分別與電流源11的兩 個(gè)接線端電連接，電流源11產(chǎn)生的電流通入到線圈5中形成電磁場(chǎng)；所述電流源11由直流 電源11-1、脈沖電源11-2、變頻控制器11-3、開關(guān)K1和開關(guān)K2組成，所述脈沖電源11-2的 兩端連接變頻控制器11-3，變頻控制器11-3的一端通過開關(guān)K1連接到線圈5上，另一端直 接連接到線圈5上；直流電源11-1的一端通過開關(guān)K2連接到線圈5上，另一端直接連接到 線圈5上；通過對(duì)開關(guān)K1和開關(guān)K2的開合調(diào)整，來實(shí)現(xiàn)線圈電源的交直流轉(zhuǎn)換。一種制備納米纖維定向和定域增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的方法，包括如下步驟步驟1 首先，將LY12鋁合金和直徑為lOnm，長(zhǎng)度為200nm的導(dǎo)電單壁碳納米管按 體積分?jǐn)?shù)比例50 1混合后裝入坩堝13中；降下凸模1壓緊墊塊2進(jìn)行密封；步驟2 關(guān)閉控制氣壓輸入的閥門15，啟動(dòng)溫度控制系統(tǒng)，A電阻加熱器3加熱1 小時(shí)，控制凹模桶4溫度在400°C，B電阻加熱器12加熱2小時(shí)，控制坩堝13溫度在650°C， 使LY12鋁合金原料全部熔化；步驟3 打開閥門15，給坩鍋內(nèi)通氣壓，壓力控制在0. 3MPa，用壓力將熔融LY12鋁 合金和單壁碳納米管混合體壓入凹模桶4中；步驟4 合下開關(guān)K1，打開開關(guān)K2，給線圈5施加脈沖電源，脈沖磁場(chǎng)控制在0. 5T， 使單壁碳納米管和熔融LY12鋁合金在交變磁場(chǎng)的作用下形成攪拌，并保持10分鐘，待單壁 碳納米管在熔融LY12鋁合金中均勻分布后，打開K1，合下K2，給線圈5以直流電源產(chǎn)生靜 磁場(chǎng)，磁場(chǎng)控制在1T，并保持5分鐘，利用增強(qiáng)纖維與金屬液之間導(dǎo)電性的差異，實(shí)現(xiàn)單壁 碳納米管在LY12鋁合金液中沿磁場(chǎng)方向預(yù)取向，并實(shí)現(xiàn)區(qū)域增強(qiáng)；步驟5 啟動(dòng)冷卻裝置8，待冷卻到復(fù)合材料的半固態(tài)溫度420°C時(shí)，去掉芯軸9和 墊塊2，凸模1下行，利用復(fù)合材料和成形模6以及芯軸9之間的剪切力作用，實(shí)現(xiàn)單壁碳納 米管的徑向取向，制備得到單壁碳納米管定向和定域增強(qiáng)LY12鋁合金的鋁基復(fù)合材料管 材制件。實(shí)施例2 參見圖1、圖3，本實(shí)施例的制備納米纖維定向和定域增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的裝置，由擠壓模具、熔煉裝置、電磁產(chǎn)生系統(tǒng)組成，其相互連接關(guān)系為，熔煉裝置通過進(jìn) 液管10與擠壓模具的模腔相連通，電磁產(chǎn)生裝置置于擠壓模具的外側(cè)。所述擠壓模具包括凸模1，墊塊2，A電阻加熱器3，凹模桶4，成形模6，下墊板7， 冷卻裝置8及芯軸9 ；所述的凹模桶4置于下墊板7上，成形模6是一個(gè)中間有通孔的圓柱 體，它同時(shí)置于凹模桶4之內(nèi)、下墊板7之上，成形模6的外壁和凹模桶4的內(nèi)壁采用間隙配 合；芯軸9置于成形模6的通孔中，芯軸9和成形模6之間形成擠壓空腔，擠壓空腔剖面形 狀為擴(kuò)張V型，通過在芯軸9上端縮減擠壓空腔環(huán)形直徑，在芯軸9下端保持流動(dòng)通道的厚 度不變，使纖維在剪切拉伸作用下沿周向取向(見圖3)；墊塊2位于凹模桶4之上，其外徑 大于凹模桶4內(nèi)徑；凸模1置于墊塊2之上，其外徑和凹模桶4的內(nèi)徑滿足間隙配合公差； 冷卻裝置8套在凹模桶4外壁下方與擠壓空腔相應(yīng)的位置，同時(shí)置于下墊板7之上，A電阻 加熱器3位于冷卻裝置8上方，也套在凹模桶4的外壁。所述熔煉裝置包括B電阻加熱器12，坩堝13，閥門15及氣壓罐16 ；其中，氣壓罐 16通過安裝有閥門15的管道與坩堝13相連通，坩堝13周圍放置B電阻加熱器12。所述電磁產(chǎn)生系統(tǒng)包括線圈5和電流源11 ；線圈5的兩端分別與電流源11的兩 個(gè)接線端電連接，電流源11產(chǎn)生的電流通入到線圈5中形成電磁場(chǎng)；所述電流源11由直流 電源11-1、脈沖電源11-2、變頻控制器11-3、開關(guān)K1和開關(guān)K2組成，所述脈沖電源11-2的 兩端連接變頻控制器11-3，變頻控制器11-3的一端通過開關(guān)K1連接到線圈5上，另一端直 接連接到線圈5上；直流電源11-1的一端通過開關(guān)K2連接到線圈5上，另一端直接連接到 線圈5上；通過對(duì)開關(guān)K1和開關(guān)K2的開合調(diào)整，來實(shí)現(xiàn)線圈電源的交直流轉(zhuǎn)換。一種制備納米纖維定向和定域增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的方法，包括如下步驟步驟1 首先，將AZ91D鎂合金和直徑為150nm，長(zhǎng)度為10um的導(dǎo)電碳納米纖維原 料按體積分?jǐn)?shù)比例100 1混合后裝入坩堝13中；降下凸模1壓緊墊塊2進(jìn)行密封；步驟2 關(guān)閉控制氣壓輸入的閥門15，啟動(dòng)溫度控制系統(tǒng)，A電阻加熱器3加熱 1. 5小時(shí)，控制凹模桶4溫度在500°C，B電阻加熱器12加熱2. 5小時(shí)，控制坩堝13溫度在 700 °C，使AZ91D鎂合金原料全部熔化；步驟3 打開閥門15，給坩鍋內(nèi)通氣壓，壓力控制在0.4MPa，用壓力將熔融AZ91D 鎂合金和碳納米纖維混合體壓入凹模桶4中；步驟4 合下開關(guān)K1，打開開關(guān)K2，給線圈5施加脈沖電源，脈沖磁場(chǎng)控制在2T， 使碳納米纖維和熔融AZ91D鎂合金在交變磁場(chǎng)的作用下形成攪拌，并保持15分鐘，待碳納 米纖維在熔融AZ91D鎂合金中均勻分布后，打開K1，合下K2，給線圈5以直流電源產(chǎn)生靜磁 場(chǎng)，磁場(chǎng)控制在3T，并保持8分鐘，利用增強(qiáng)纖維與金屬液之間導(dǎo)電性的差異，實(shí)現(xiàn)碳納米 纖維在AZ91D鎂合金液中沿磁場(chǎng)方向預(yù)取向，并實(shí)現(xiàn)區(qū)域增強(qiáng)；步驟5 啟動(dòng)冷卻裝置8，待冷卻到復(fù)合材料的半固態(tài)溫度450°C時(shí)，去掉芯軸9和 墊塊2，凸模1下行，利用復(fù)合材料和成形模6以及芯軸9之間的剪切力作用，實(shí)現(xiàn)碳納米纖 維的周向取向，制備得到碳納米纖維定向和定域增強(qiáng)AZ91D的鎂基復(fù)合材料管形制件。實(shí)施例3 參見圖1、圖4，本實(shí)施例的制備納米纖維定向和定域增強(qiáng)金屬基復(fù)合材 料的裝置，由擠壓模具、熔煉裝置、電磁產(chǎn)生系統(tǒng)組成，其相互連接關(guān)系為，熔煉裝置通過進(jìn) 液管10與擠壓模具的模腔相連通，電磁產(chǎn)生裝置置于擠壓模具的外側(cè)。所述擠壓模具包括凸模1，墊塊2，電阻加熱器3，凹模桶4，成形模6，下墊板7，冷卻裝置8 ；所述的凹模桶4置于下墊板7上，成形模6是一個(gè)中間有通孔的圓柱體，它同時(shí) 置于凹模桶4之內(nèi)、下墊板7之上，成形模6的外壁和凹模桶4的內(nèi)壁采用間隙配合；墊塊 2位于凹模桶4之上，其外徑大于凹模桶4內(nèi)徑；凸模1置于墊塊2之上，其外徑和凹模桶 4的內(nèi)徑滿足間隙配合公差；凸模1下端中部采用凸V型結(jié)構(gòu)，結(jié)合成形模6中間的通孔， 使纖維在剪切拉伸作用下沿軸向取向(見圖4)；冷卻裝置8套在凹模桶4外壁下方與擠壓 空腔相應(yīng)的位置，也置于下墊板7之上，電阻加熱器3位于冷卻裝置8上方，也套在凹模桶 4的外壁。所述熔煉裝置包括B電阻加熱器12，坩堝13，閥門15及氣壓罐16 ；其中，氣壓罐 16通過安裝有閥門15的管道與坩堝13相連通，坩堝13周圍放置B電阻加熱器12。所述電磁產(chǎn)生系統(tǒng)包括線圈5和電流源11 ；線圈5的兩端分別與電流源11的兩個(gè) 接線端電連接，電流源11產(chǎn)生的電流通入到線圈5中形成電磁場(chǎng)；所述電流源11由脈沖電 源、變頻控制器、直流電源、開關(guān)K1和開關(guān)K2組成，所述脈沖電源的兩端連接變頻控制器， 變頻控制器的一端通過開關(guān)K1連接到線圈5上，另一端直接連接到線圈5上；直流電源的 一端通過開關(guān)K2連接到線圈5上，另一端直接連接到線圈5上；通過對(duì)開關(guān)K1和開關(guān)K2 的開合調(diào)整，來實(shí)現(xiàn)線圈電源的交直流轉(zhuǎn)換。一種制備納米纖維定向和定域增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的方法，包括如下步驟步驟1 首先，將銅和直徑為50nm，長(zhǎng)度為lum的導(dǎo)電雙壁碳納米管按體積分?jǐn)?shù)比 例200 1混合后裝入坩堝13中；降下凸模1壓緊墊塊2進(jìn)行密封；步驟2 關(guān)閉控制氣壓輸入的閥門15，啟動(dòng)溫度控制系統(tǒng)，A電阻加熱器3加熱2小 時(shí)，控制凹模桶4溫度在600°C，B電阻加熱器12加熱3小時(shí)，控制坩堝13溫度在1100°C， 使銅原料全部熔化；步驟3 打開閥門15，給坩鍋內(nèi)通氣壓，壓力控制在0. 5MPa，用壓力將熔融Cu和雙 壁碳納米管混合體壓入凹模桶4中；步驟4 合下開關(guān)K1，打開開關(guān)K2，給線圈5施加脈沖電源，脈沖磁場(chǎng)控制在3T，使 雙壁碳納米管和熔融銅在交變磁場(chǎng)的作用下形成攪拌，并保持20分鐘，待雙壁碳納米管在 熔融銅中均勻分布后，打開K1，合下K2，給線圈5以直流電源產(chǎn)生靜磁場(chǎng)，磁場(chǎng)控制在5T，并 保持10分鐘，利用增強(qiáng)纖維與金屬液之間導(dǎo)電性的差異，實(shí)現(xiàn)雙壁碳納米管在銅液中沿磁 場(chǎng)方向預(yù)取向，并實(shí)現(xiàn)區(qū)域增強(qiáng)；步驟5 啟動(dòng)冷卻裝置8，待冷卻到復(fù)合材料的半固態(tài)溫度1083°C時(shí)，去掉芯軸9 和墊塊2，凸模1下行，利用復(fù)合材料和凸模1以及成形模6之間的剪切力作用，實(shí)現(xiàn)雙壁碳 納米管的軸向取向，制備得到雙壁碳納米管定向和定域增強(qiáng)的銅基復(fù)合材料棒制件。
權(quán)利要求一種納米纖維定向和定域增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料制備裝置，包括凸模(1)、凹模桶(4)和成形模(6)，其特征在于還包括熔煉裝置、電磁產(chǎn)生系統(tǒng)，所述熔煉裝置包括B電阻加熱器(12)，坩堝(13)，坩堝(13)通過安裝有閥門(15)的管道與氣壓罐(16)連通，坩堝(13)周圍放置B電阻加熱器(12)；進(jìn)液管(10)將熔煉裝置的坩堝與凸模(1)和凹模桶(4)形成的模腔相連通，線圈(5)置于擠壓模具A電阻加熱器(3)的外側(cè)；所述電磁產(chǎn)生系統(tǒng)包括線圈(5)和電流源(11)；線圈(5)的兩端分別與電流源(11)的兩個(gè)接線端電連接，電流源(11)產(chǎn)生的電流通入到線圈(5)中形成電磁場(chǎng)；所述電流源(11)由直流電源(11-1)、脈沖電源(11-2)、變頻控制器(11-3)、開關(guān)K1和開關(guān)K2組成，所述脈沖電源(11-2)的兩端連接變頻控制器(11-3)，變頻控制器(11-3)的一端通過開關(guān)K1連接到線圈(5)上，另一端直接連接到線圈(5)上；直流電源(11-1)的一端通過開關(guān)K2連接到線圈(5)上，另一端直接連接到線圈(5)上；通過對(duì)開關(guān)K1和開關(guān)K2的開合調(diào)整，實(shí)現(xiàn)線圈電源的交直流轉(zhuǎn)換；所述凹模桶(4)置于下墊板(7)上，成形模(6)是一個(gè)中間有通孔的圓柱體，置于凹模桶(4)之內(nèi)、下墊板(7)之上，成形模(6)的外壁和凹模桶(4)的內(nèi)壁采用間隙配合；芯軸(9)置于成形模(6)的通孔中，芯軸(9)和成形模(6)之間形成擠壓空腔；墊塊(2)位于凹模桶(4)之上，其外徑大于凹模桶(4)內(nèi)徑；凸模(1)置于墊塊(2)之上，其外徑和凹模桶(4)的內(nèi)徑滿足間隙配合；冷卻裝置(8)置于下墊板(7)之上、凹模桶(4)外壁下方，A電阻加熱器(3)位于冷卻裝置(8)上方，套在凹模桶(4)的外壁。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種納米纖維定向和定域增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料制備裝置，用于解決現(xiàn)有的制備過程需分預(yù)制體制備、預(yù)制體燒結(jié)和液體浸滲三種工藝進(jìn)行的技術(shù)問題，其技術(shù)方案是將擠壓模具、熔煉裝置、電磁產(chǎn)生系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)，利用電磁場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料的均勻攪拌、納米纖維預(yù)取向以及確定納米纖維的增強(qiáng)區(qū)域，通過擠壓可一次快速成形納米纖維定向和定域增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料制件。本實(shí)用新型采用電磁預(yù)取向和擠壓取向相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)了纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料中纖維的定向取向，可一次、低成本制造高性能的各向異性復(fù)合材料制件。通過線圈電源的交直流轉(zhuǎn)換，方便地完成了均勻攪拌和纖維按需取向兩個(gè)過程，使模腔內(nèi)的增強(qiáng)纖維和金屬均勻混合后定向取向。
文檔編號(hào)C22C47/08GK201605309SQ20102001962
公開日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2010年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月14日
發(fā)明者關(guān)俊濤, 劉健, 周計(jì)明, 李賀軍, 蘇力爭(zhēng), 霍金星, 齊樂華 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)