[發明專利]鋁基復合材料和鋁基復合材料零件的成形方法及其成形裝置

有效

• 申請號: 200810243983.6
• 申請日: 2008-12-19
• 公開（公告）號: CN101440440A
• 公開（公告）日: 2009-05-27
• 發明（設計）人: 李小平
• 申請（專利權）人: 江蘇技術師范學院
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04;C22C1/05;B22F3/03;B22D17/00
• 代理公司: 常州市江海陽光專利代理有限責任公司
• 代理人: 翁堅剛

1.一種鋁基復合材料或鋁基復合材料零件的成形方法，其特征在于：采用半固態的成形方法，具有以下步驟：

①將鋁合金粉末與增強相粉末混合均勻，得到混合粉末(6)；

②將步驟①得到的混合粉末(6)加入到具有規則內腔的冷壓器具中進行冷壓，得到與冷壓器具的內腔形狀相對應的復合材料的坯體(61)；

③將步驟②得到的復合材料的坯體(61)加入加熱裝置中進行加熱而成為半固態的固液混合物(62)；

④將步驟③得到的固液混合物(62)注射填充到組合模具(5)的型腔(51)內，得到與型腔(51)形狀相對應的鋁基復合材料或鋁基復合材料零件(63)。

2.根據權利要求1所述的鋁基復合材料或鋁基復合材料零件的成形方法，其特征在于：

步驟①中，鋁合金粉末與增強相粉末的重量比為2∶1～19∶1；

步驟②中，通過控制料斗(4)的閥門(41)，將步驟①得到的混合粉末(6)根據需要定量由料斗(4)加入到作為冷壓器具的冷壓室(11)中，冷壓時，啟動液壓泵(13)，使推桿(12)以280MPa～320MPa的壓力對混合粉末(6)進行冷壓壓制，并保壓5min～20min，而得到圓柱形的復合材料的坯體(61)；壓制時擋板(3)處于阻擋位置；

步驟③中，通過將擋板(3)由阻擋位置變換到開啟位置，而由推桿(12)將步驟②得到的復合材料的坯體(61)推入至作為加熱裝置的半固態加熱保溫室(21)中，然后擋板(3)回復到阻擋位置；通過線圈加熱的方法使復合材料的坯體(61)被加熱到550℃～650℃的半固態溫度而成為固液混合物(62)，然后保溫10min～30min；

步驟④中，使擋板(3)由阻擋位置變換到開啟位置后，再次啟動液壓泵(13)，而使推桿(12)以180MPa～220MPa的壓力將步驟③得到的固液混合物(62)通過導流錐口板(23)以及半固態成形填充通道(52)注射填充到組合模具(5)的型腔(51)內。

3.根據權利要求1或2所述的鋁基復合材料或鋁基復合材料零件的成形方法，其特征在于：步驟①中所述的增強相粉末的化學成分為SiC、TiC或者Al₂O₃。

4.根據權利要求3所述的鋁基復合材料或鋁基復合材料零件的成形方法，其特征在于：步驟①中所述的增強相粉末是由所述的相應成分的塊狀或顆粒狀增強相物質通過機械球磨后過篩得到，粉末粒子的平均粒徑為10μm～80μm。

5.根據權利要求1或2所述的鋁基復合材料或鋁基復合材料零件的成形方法，其特征在于：步驟①中所述的鋁合金粉末的成分為Al_aM_bN_c；其中M為Mg、Si、Cu、Zn中的至少一種；N為Mn、Ti、Ni、Fe、Cr中的一種或者兩種或者三種；a、b、c為重量份數，且a+b+c＝100，86≤a≤99，0≤b≤13，0≤c≤1，且b和c不同時為0，1≤(b+c)≤14。

6.根據權利要求5所述的鋁基復合材料或鋁基復合材料零件的成形方法，其特征在于：步驟①所述的鋁合金粉末是由霧化法制備的鋁合金粉末或者是由噴射成形法得到的過噴粉末，粉末粒子的平均粒徑為20μm～100μm。

7.根據權利要求1或2所述的鋁基復合材料或鋁基復合材料零件的成形方法，其特征在于：步驟②中，冷壓時的環境溫度為0℃～50℃。

8.一種鋁基復合材料或鋁基復合材料零件的成形裝置，其特征在于：包括料斗(4)、冷壓室(11)、推桿(12)、液壓泵(13)、擋板(3)、半固態加熱保溫室(21)、加熱線圈(22)、導流錐口板(23)和組合模具(5)；所述的組合模具(5)、導流錐口板(23)、半固態加熱保溫室(21)、擋板(3)、冷壓室(11)、推桿(12)和液壓泵(13)按照從左至右的順序依次設置；

冷壓室(11)和半固態加熱保溫室(21)均包括圓柱形的內腔，且兩者的內腔的孔徑大小相同，兩者內腔的軸線也相同；

料斗(4)位于冷壓室(11)的上方且與冷壓室(11)的內腔相通；

推桿(12)位于冷壓室(11)中且與冷壓室(11)左右滑動連接，推桿(12)也作為液壓泵(13)的活塞；

擋板(3)設有過料孔(31)，擋板(3)位于半固態加熱保溫室(21)與冷壓室(11)之間，擋板(3)可相對于半固態加熱保溫室(21)和冷壓室(11)處于由其板體遮住半固態加熱保溫室(21)的內腔和冷壓室(11)的內腔的阻擋位置，以及處于由其過料孔(31)將半固態加熱保溫室(21)的內腔和冷壓室(11)的內腔相接通的開啟位置；

加熱線圈(22)圍繞半固態加熱保溫室(21)的外周設置；導流錐口板(23)設有圓臺形通道，該圓臺形通道的直徑較小的端口與組合模具(5)的半固態成形填充通道(52)；半固態成形填充通道(52)與組合模具(5)的型腔(51)相通。