[發明專利]一種金屬基陶瓷復合材料零件的制造方法

有效

• 申請號: 201310054626.6
• 申請日: 2013-02-20
• 公開（公告）號: CN103203448A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 鄧金剛;陳靜波;鄧宏論;趙楠
• 主分類號: B22D23/04
• 分類號: B22D23/04
• 代理公司: 西安西交通盛知識產權代理有限責任公司 61217
• 代理人: 陳翠蘭

技術領域

本發明涉及材料制造和機械加工領域，尤其涉及金屬基陶瓷材料零件的制造方法。

背景技術

金屬基陶瓷（或稱為陶瓷基金屬）復合材料具有比強度和比剛度高、線膨脹系數小、尺寸穩定性好、耐磨耐熱耐腐蝕性高等優點，在儀器儀表、兵器、航空、航天、汽車、摩托車等工業領域有很大的應用潛力。

國外在上世紀60年代便開始了該材料的研究，目前尤其是美國、俄羅斯在國防軍事領域中廣泛地應用金屬基陶瓷復合材料中的鋁基碳化硅復合材料,取得了顯著的成果。中國則在1985年由哈爾濱工業大學牽頭組織,引進日本的相關技術進行了研究。目前我國在材料制備技術上已經比較成熟，但目前只能推廣應用在結構形狀簡單的電子封裝上，性能優勢遠遠沒有發揮出來，其根本原因是該材料的陶瓷相硬度高，零件切削加工中存在刀具磨損嚴重、加工成本高并且難以獲得高質量的加工表面和進行復雜零件的高精度加工，影響了其應用。

為此材料行業希望通過陶瓷顆粒的細化來降低加工難度，機械加工行業則為此開發特殊專用工具以提高切削效率和表面質量。追求陶瓷顆粒的細化會致使材料制造技術難度加大、成本上升，而且技術還沒有成熟；使用特殊專用工具，如聚晶金剛石PCD刀具，目前還無法進行較復雜零件的高精度、超高精度加工，而且不能保證加工表面質量。

因此，提供一種能解決上述問題的方法成為目前該復合材料應用領域亟待解決的關鍵技術。

發明內容

本發明提供了一種金屬基陶瓷復合材料零件的制造方法，通過該方法能夠制造出高精度、超高精度尺寸以及高表面質量的復雜零件，通過一次成型的制造金屬基陶瓷復合材料零件，較通過陶瓷顆粒的細化或使用特殊專用聚晶金剛石PCD刀具來降低加工難度的方式，該方法其成本低，能夠方便有效地獲得金屬基陶瓷復合材料零件。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：

一種金屬基陶瓷復合材料零件的制造方法，包括下述步驟：

1）根據金屬基陶瓷復合材料零件背景設計要求，利用傳統的金屬基陶瓷復合材料的浸滲制備方法進行材料試樣制備；

2）對材料試樣進行性能檢測，如果不滿足金屬基陶瓷復合材料零件材料性能要求，則重新進行試樣制備；如果滿足金屬基陶瓷復合材料零件材料性能要求，則進行鑄造模具制造；

3）根據金屬基陶瓷復合材料零件形狀和后期加工要求設計、制造鑄造模具；

4）將填料加入到鑄造模具中，并進行預置、鑲嵌，然后進行鑄型，制成陶瓷零件蠟坯，脫去鑄造模；

5）對陶瓷零件蠟坯采取輔料填埋、脫蠟、高溫燒結，制成陶瓷零件預制體；

6）對陶瓷零件預制體進行尺寸檢測，如果合格，則進行下一工序；如果不合格，則對鑄造模具進行修配、打磨、校正、檢測，重復步驟4）-6）；

7）按照金屬基陶瓷復合材料零件形狀和后期加工要求設計、制造浸滲模，浸滲模分為主件浸滲模具和配件預置體、鑲嵌體和工藝芯；

8）把陶瓷零件預制體按照一定間隙和浸滲模進行裝配，并植入工藝芯、預置體和鑲嵌體，得到裝配體；

9）將裝配體放入浸滲爐中，按照傳統浸滲法進行金屬浸滲，完成后脫去浸滲模具，得到金屬基陶瓷復合材料零件精鑄坯；

10）對金屬基陶瓷復合材料零件精鑄坯按照傳統金屬加工工藝進行粗加工、熱處理、半精加工、表面處理、精加工和超精加工，即得金屬基陶瓷復合材料零件成品。

進一步地，所述步驟4）中填料為陶瓷粉和成型劑石蠟按照試樣制備的比例混合而成。

進一步地，所述步驟4）中對鑄造模具進行預置、鑲嵌，是在預置體、鑲嵌體材質的熔點高于陶瓷零件蠟坯的高溫燒結溫度的條件下，在填料加入到鑄造模具后，根據零件設計和加工要求在陶瓷零件蠟坯上相應位置設置預置體、鑲嵌鑲嵌體。

進一步地，所述步驟7）中浸滲模配件預置體、鑲嵌體的制作，是在預置體、鑲嵌體材質的熔點低于陶瓷零件蠟坯的高溫燒結溫度的條件下，把其作為浸滲模的配件進行制作。

進一步地，所述鑲嵌體的材質根據零件設計要求確定，鑲嵌體的形狀大小是根據零件設計和加工要求來確定的。

進一步地，所述預置體與金屬基陶瓷復合材料零件中的孔腔結構形狀相同，預置體體積小于金屬基陶瓷復合材料零件孔腔體積，預置體的材質根據零件設計要求確定。

進一步地，所述的浸滲模配件工藝芯，其材質和形狀大小根據零件后期的加工要求確定。