纳米纤维定向和定域增强金属基复合材料制备装置及制备方法

摘要

本发明公开了一种纳米纤维定向和定域增强金属基复合材料制备装置及制备方法，用于解决现有技术分三种工艺进行金属基复合材料制备的技术问题，其技术方案是将挤压模具、熔炼装置、电磁产生系统一体化设计，利用电磁场来实现复合材料的均匀搅拌、纳米纤维预取向以及确定纳米纤维的增强区域，通过挤压可一次快速成形纳米纤维定向和定域增强金属基复合材料制件。本发明采用电磁预取向和挤压取向相结合的方式，实现了纤维增强金属基复合材料中纤维的定向取向，可一次、低成本制造高性能的各向异性复合材料制件。通过线圈电源的交直流转换，方便地完成了均匀搅拌和纤维按需取向两个过程，使模腔内的增强纤维和金属均匀混合后定向取向。

主权项

一种纳米纤维定向和定域增强金属基复合材料制备装置，包括凸模(1)、凹模桶(4)和成形模(6)，其特征在于：还包括熔炼装置、电磁产生系统，所述熔炼装置包括B电阻加热器(12)，坩埚(13)，坩埚(13)通过安装有阀门(15)的管道与气压罐(16)连通，坩埚(13)周围放置B电阻加热器(12)；进液管(10)将熔炼装置的坩埚与凸模(1)和凹模桶(4)形成的模腔相连通，线圈(5)置于挤压模具A电阻加热器(3)的外侧；所述电磁产生系统包括线圈(5)和电流源(11)；线圈(5)的两端分别与电流源(11)的两个接线端电连接，电流源(11)产生的电流通入到线圈(5)中形成电磁场；所述电流源(11)由直流电源(11‑1)、脉冲电源(11‑2)、变频控制器(11‑3)、开关K1和开关K2组成，所述脉冲电源(11‑2)的两端连接变频控制器(11‑3)，变频控制器(11‑3)的一端通过开关K1连接到线圈(5)上，另一端直接连接到线圈(5)上；直流电源(11‑1)的一端通过开关K2连接到线圈(5)上，另一端直接连接到线圈(5)上；通过对开关K1和开关K2的开合调整，实现线圈电源的交直流转换；所述凹模桶(4)置于下垫板(7)上，成形模(6)是一个中间有通孔的圆柱体，置于凹模桶(4)之内、下垫板(7)之上，成形模(6)的外壁和凹模桶(4)的内壁采用间隙配合；芯轴(9)置于成形模(6)的通孔中，芯轴(9)和成形模(6)之间形成挤压空腔；垫块(2)位于凹模桶(4)之上，其外径大于凹模桶(4)内径；凸模(1)置于垫块(2)之上，其外径和凹模桶(4)的内径满足间隙配合；冷却装置(8)置于下垫板(7)之上、凹模桶(4)外壁下方，A电阻加热器(3)位于冷却装置(8)上方，套在凹模桶(4)的外壁。