[發(fā)明專利]利用超聲波制備顆粒增強(qiáng)梯度復(fù)合材料的裝置及方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010138509.4
• 申請(qǐng)日: 2010-04-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101775518A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許志武;閆久春;石磊;楊士勤;杜善義
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C1/10
• 分類號(hào): C22C1/10;C22C32/00;B22D27/08
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張宏威

技術(shù)領(lǐng)域

[0001]本發(fā)明涉及一種制備顆粒增強(qiáng)梯度復(fù)合材料的裝置及方法。背景技術(shù)

研究表明，將顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料中的陶瓷顆粒的體積含量沿某方向呈連續(xù)梯度變化，制備成梯度復(fù)合材料（GradientCompositeMaterial），就可使該材料的一端具有類似陶瓷的性能，呈現(xiàn)耐磨、耐蝕和耐沖擊的特性，而另一端則具有基體合金的性能，表現(xiàn)出良好的塑性和韌性。這樣的材料設(shè)計(jì)，可以避免陶瓷材料與金屬合金直接結(jié)合時(shí)形成的應(yīng)力集中問(wèn)題，因而在航空航天、汽車以及礦山機(jī)械等領(lǐng)域具有廣大的應(yīng)用前景。

如何使顆粒增強(qiáng)梯度復(fù)合材料中的陶瓷顆粒呈現(xiàn)梯度變化是制備該種材料的一個(gè)熱點(diǎn)，也是一個(gè)難點(diǎn)。

中國(guó)專利ZL02146685.8發(fā)明了屬于復(fù)合材料制備技術(shù)范圍的一種顆粒增強(qiáng)梯度復(fù)合材料及其制備方法。它是在熔融的液態(tài)金屬中摻入一定比例的高硬度的非金屬顆粒，使液態(tài)金屬在恒定的外加電磁場(chǎng)的電磁浮力的作用下形成定向移動(dòng)，使增強(qiáng)相顆粒向與液態(tài)金屬流動(dòng)方向相反的方向遷移；冷卻凝固后，便可得到增強(qiáng)相顆粒在材料中呈現(xiàn)梯度分布，其組織與性能亦呈梯度變化的材料。

中國(guó)專利ZL03129394.8發(fā)明了一種利用原位結(jié)晶法制備自生徑向梯度復(fù)合材料的工藝，屬于復(fù)合材料制備領(lǐng)域。它采用自帶溫度測(cè)量裝置的SiC鑄造模具，當(dāng)自生復(fù)合材料澆注于設(shè)置在感生高頻磁場(chǎng)中的SiC鑄造模具后，通過(guò)模具自帶的溫度測(cè)量裝置，控制感生高頻磁場(chǎng)的作用溫度范圍，維持高頻磁場(chǎng)作用過(guò)程中材料的熱量平衡，最終獲得具有顯著梯度效果的自生復(fù)合材料。

中國(guó)專利ZL200610046958.X發(fā)明了一種利用高強(qiáng)梯度磁場(chǎng)制備梯度復(fù)合材料的方法，首先將金屬原料或金屬預(yù)制件放入鑄模中，置于強(qiáng)磁場(chǎng)裝置中的特定梯度磁場(chǎng)位置，使加熱爐處于真空或保護(hù)氣氛下；利用感應(yīng)或電阻加熱裝置使金屬原料熔化，保溫20min以上使其充分熔解；施加不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向等磁場(chǎng)條件，控制一定的凝固速度使熔體冷卻凝固，然后隨爐空冷至室溫，制得梯度復(fù)合材料。

中國(guó)專利200710133221（公開(kāi)日期2008/03/05）提出了一種增強(qiáng)相金屬梯度復(fù)合材料制造工藝及設(shè)備，首先將增強(qiáng)體合金膏塊固定在塑料泡沫模型的所需位置上，進(jìn)行真空負(fù)壓振動(dòng)造型，啟動(dòng)安裝在鑄模外部或砂箱內(nèi)的電磁感應(yīng)加熱器對(duì)鑄模內(nèi)的合金膏塊進(jìn)行感應(yīng)加熱，待達(dá)到100－1200℃后澆入基體金屬液，金屬液向合金粉末的空隙中滲入，在基體金屬的表面所需的部位上形成具有特殊性能的大厚度的合金層的梯度功能復(fù)合材料。

中國(guó)專利ZL03128912.6發(fā)明一種電磁分離制備金屬基自生梯度復(fù)合棒材和管材的方法屬于材料制備領(lǐng)域。該發(fā)明通過(guò)高頻電源在感應(yīng)線圈內(nèi)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，將具有多個(gè)兩端貫通的圓孔或圓形環(huán)空型腔的耐火材料鑄型沿軸向置于感應(yīng)線圈內(nèi)，底部連接水冷銅模，經(jīng)過(guò)預(yù)處理的合金液通過(guò)澆口杯澆注到耐火材料鑄型中，自生相在電磁力作用下向耐火材料鑄型腔壁面運(yùn)動(dòng)，待合金液在耐火材料鑄型內(nèi)凝固后，自生增強(qiáng)相主要聚集在凝固形成的圓棒或圓管材料的表層，并形成梯度增強(qiáng)層。

申請(qǐng)?zhí)枮?00810223085.4（公開(kāi)日期2009/02/04）提出一種功能梯度復(fù)合材料的制備方法，僅利用周期換向脈沖電源，通過(guò)改變電源的脈沖頻率和占空比，在恒電流、不改變鍍液成分條件下獲得Ni／SiC功能復(fù)合梯度鍍層的方法。

申請(qǐng)?zhí)枮?00510012369.8（公開(kāi)日期2005/11/09）提出了一種高熔點(diǎn)抗磨蝕梯度復(fù)合材料的制備方法。該發(fā)明的復(fù)合材料制備方法包括：將顆粒度為0.１～0.5μｍ的高熔點(diǎn)原材料粉機(jī)械混合并研磨成半合金化狀態(tài)后，并與其它顆粒度為１.０～15μｍ的原材料微粒粉均勻混合，壓制成一定形狀的坯料。將坯料置于具有20～50Ｖ，5～30Hz脈沖電壓的石墨模中，用電弧引燃坯料形成自持燃燒。模具內(nèi)采用Ar氣保護(hù)或10^-2Pa的低真空。

申請(qǐng)?zhí)枮?00510022650.7（公開(kāi)日期2006/06/21）提出了一種高爐料罐用功能梯度復(fù)合材料內(nèi)襯及其制備方法。該內(nèi)襯由SiC和Al復(fù)合而成，承受鐵礦石沖擊的正面碳化硅含量高達(dá)70％以上，背面為鋁合金，內(nèi)襯中間碳化硅含量梯度變化。內(nèi)襯的制備方法是先通過(guò)模壓制備具有不同氣孔率的碳化硅預(yù)制體，再通過(guò)高溫處理對(duì)碳化硅表面改性，然后將不同氣孔率的碳化硅預(yù)制體依據(jù)氣孔率大小順序依次放置于無(wú)壓滲透模具中，再通過(guò)無(wú)壓滲透的方法滲入鋁合金即可得到耐磨性好、韌性好、抗沖擊力強(qiáng)的復(fù)合材料內(nèi)襯。