[實用新型]梯度金屬復合材料制造設備

有效

• 申請號: 200720046335.2
• 申請日: 2007-10-11
• 公開（公告）號: CN201132210Y
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 丁家偉;丁剛
• 申請（專利權）人: 丁家偉;丁剛
• 主分類號: B22D19/14
• 分類號: B22D19/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本分發明屬于表面梯度復合材料技術領域，主要涉及一種含有增強相材料的梯度金屬復合材料制造設備及工藝。

背景技術

梯度復合材料是依據使用要求，選擇2種不同性能的材料，采用各種復合技術，使中間部分的組成和結構連續地呈梯度變化，內部不存在明顯的界面，從而使材料性能和功能沿厚度方向也呈梯度變化的一種新型復合材料。其顯著特點是克服了兩種材料結合的性能不匹配問題，使材料的兩側具有不同的功能。該材料現廣泛應用于航空工業、航天工業、核能源技術領域、電子、光學、化學、生物醫學和冶金、礦山、電力、石油化工、切削刃具材料、耐磨材料等工程領域。尤其是高硬度硬質合金或陶瓷顆粒復合在鋼鐵表面形成的梯度復合材料，作為抵抗低應力沖擊磨塤的耐磨材料更是引起了人們的極大興趣，并開發出了各種制造工藝，如熱噴涂法、堆焊法、激光熔敖法、化學或物理氣相沉積法、自蔓延高溫合成法、鑄滲法等。利用鑄滲法制造顆粒增強梯度復合材料由于其制造工藝簡單，制造成本低廉，所制造的產品具有優異的力學性能和耐磨性能，較好的性價比而成為目前研究的熱點。

文獻《鑄造技術》雜志(2005年第12期第1093-1095頁)中報導了《WCp增強球鐵基復合材料模具的制備及其磨塤性能》，報導中公開了一種鑄滲復合材料制造工藝，所述的鑄滲工藝是：將WC增強顆粒與粘接劑、熔劑混合后制成膏塊后固定在砂型表面上，然后澆注金屬液，增強體中的粘接劑和溶劑在液態金屬的高溫下使其熔融和氣化后形成孔隙，液態金屬滲入并與鑄滲材料發生界面反應，從而形成與鑄件基體表面熔合為一體。由于界面處擴散滲透，在鑄件表面上形成一定厚度且與基體組織、成分、性能截然不同的合金耐磨覆蓋層，該工藝的主要缺點為：(1)合金粉末層膏塊制作工藝復雜；(2)膏塊安放位置局限性大，且固定困難；(3)合金化層厚度小(一般小于5mm)；(4)涂料中的無機物和有機物在澆注成型后形成的夾渣和氣體也極易殘留在合金層表面，使其表面易產生氣孔，夾渣、粘砂等鑄造缺陷。

文獻《鑄造技術》雜志(2005年第6期第544-547頁)中報導了《消失模鑄滲技術的研究進展》，報導中公開了另一種鑄滲工藝，即采用消失模工藝進行鑄滲，該工藝是將消失模真空實型鑄造用到表面合金化，其工藝過程為：將配制好的合金涂料或膏塊粘附在用可發性聚苯乙烯制成的鑄件模型上，在其表面涂刷上一層高透氣性耐火材料，烘干后用干砂振動造型，當金屬液充型時，泡末模樣和合金化涂料層中的粘接劑在高溫下分解氣化，所產生的氣體在負壓抽力、付壓吸力、鐵液靜壓頭等的作用下，向合金粉末中的空隙滲入，合金粉末顆粒熔融、分解和擴散，最終與母液金屬結合形成表面具有特殊性能的鑄件。該工藝簡單，操作方便，型腔處于負壓狀態和還原性氣氛，有利于鑄滲過程的進行，有利于去除合金顆粒表面的氧化模，避免了普通砂型鑄滲工藝所存在的缺陷，鑄滲的產品質量好，可以鑄滲合金層厚度達10mm厚的產品。該工藝與砂型鑄滲工藝相比雖然具有很多優點，但是，消失模鑄滲法也存在著一些缺點，由于造型時是將合金膏塊和泡沫塑料模型放在一起，增強體無法在澆注前進行預熱，使其無法制造合金層厚度更厚的復合產品，至使其對于整體沖擊磨塤嚴重且磨塤在幾十mm甚至上百mm厚度才行報廢的零件，因復合厚度的限制而就無法勝任了，從而限制了其應用領域；由于消失模鑄滲時其基體材料的冷卻速度慢，使其結晶組織粗大，材料的致密差。

發明內容

本發明的目的在于：針對目前已有技術的不足，提供一種工藝簡單，產品質量好，成本低，可以制備大厚度合金層產品的梯度金屬復合材料制造設備及工藝。

解決其技術問題的設備方案是：該設備有一工作臺，在工作臺的上面安裝有砂箱或鑄造砂型，在砂箱的上面安裝有砂箱蓋，在砂箱的任一側面安裝有真空管道，真空管道與控制閥門和真空泵相連結，在砂箱內模型的外部或在鑄造砂型的外部安裝有電磁感應加熱器，在工作臺上安裝有電動振動器，在砂箱或鑄造砂型的上部或側面安裝有澆注漏斗，在澆注漏斗的下面連接有澆注流道，在砂箱或鑄造砂型的上部安裝有壓力機。