[發(fā)明專利]強(qiáng)化雙層金屬間冶金結(jié)合成型的方法及模具

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• 申請(qǐng)日: 2017-06-16
• 公開（公告）號(hào): CN107186200A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡紅軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B22D19/16
• 分類號(hào): B22D19/16;B22D18/02
• 代理公司: 重慶博凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司50212
• 代理人: 李曉兵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雙層金屬連續(xù)成形和增強(qiáng)異種金屬之間冶金結(jié)合的強(qiáng)化工藝，尤其涉及鎂合金/鋁合金雙層金屬之間結(jié)合成型材并連續(xù)加工的方法。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，新結(jié)構(gòu)、新材料和新工藝的應(yīng)用日益廣泛。現(xiàn)代工程中的許多零部件需要工作在高溫或低溫、腐蝕介質(zhì)、電磁場(chǎng)或放射性環(huán)境中，所選用的材料應(yīng)該是能滿足工作要求的特殊材料，單獨(dú)使用一種材料常常不能滿足實(shí)際應(yīng)用中的各種要求，并且有色金屬材料的用量也比較大。為了節(jié)約大量的優(yōu)質(zhì)貴重有色金屬材料，降低成本，簡(jiǎn)化制造工藝，保證不同的工作條件下使用不同的材料，充分發(fā)揮不同材料的性能優(yōu)勢(shì)，異種有色金屬材料的復(fù)合技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。

異種金屬層狀復(fù)合材料是利用復(fù)合技術(shù)使兩種或兩種以上物理、化學(xué)和力學(xué)性能不同的金屬在界面上實(shí)現(xiàn)牢固冶金結(jié)合而制備的一種新型材料。盡管各層金屬仍保持各自原有的特性，但其物理、化學(xué)和力學(xué)性能比單一金屬優(yōu)越很多，從而在要求抗磨損、抗腐蝕和抗沖擊等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前采用不同的工藝將不同有色金屬結(jié)合在一起，常用的有釬焊、螺絲鎖合、熱脹冷縮結(jié)合、機(jī)械式壓合等方式，但結(jié)合性能普遍不理想，需要一種產(chǎn)生塑性變形作用力的模具來強(qiáng)化兩種金屬的結(jié)合作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要是為鎂合金/鋁合金雙層金屬空心型材的生產(chǎn)制備提供一種強(qiáng)化金屬之間冶金結(jié)合性能并連續(xù)加工的方法，是一種簡(jiǎn)單、效率高、連續(xù)生產(chǎn)、使用方便、應(yīng)用廣泛、適用的材料廣泛、模具樣式靈活的加工方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：強(qiáng)化雙層金屬間冶金結(jié)合成型的方法，其特征在于包括以下步驟：

1）按照工藝要求，制作模具，在模具成型型腔內(nèi)設(shè)置其中一種金屬的預(yù)制型材，預(yù)制型材是中空結(jié)構(gòu)；

2）將另一種金屬加熱為液態(tài)或半固態(tài)熔體，從澆注口澆注入模具，并用擠壓桿擠壓液態(tài)或半固態(tài)熔體，以產(chǎn)生充型及塑性變形作用力，使兩種金屬結(jié)合，液態(tài)或半固態(tài)熔體的金屬充滿預(yù)制型材內(nèi)腔，與預(yù)制型材內(nèi)表面接觸并產(chǎn)生作用，形成工藝要求的雙層金屬結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的特征是：設(shè)置加熱棒對(duì)模具進(jìn)行加熱，達(dá)到工藝要求的溫度范圍。

所述金屬的預(yù)制型材，設(shè)置為內(nèi)空的空心結(jié)構(gòu)，配合設(shè)置有芯軸；液態(tài)或半固態(tài)熔體的金屬充滿預(yù)制型材內(nèi)壁與芯軸外表面之間的空隙。

一種強(qiáng)化雙層金屬間冶金結(jié)合成型的模具，其特征在于：包括模具本體，在模具本體內(nèi)設(shè)置有成型型腔、澆注口和擠壓桿通道，成型型腔按照工藝要求制作；澆注口設(shè)置在模具本體上表面，澆注口與成型型腔連通；擠壓桿通道豎向設(shè)置，擠壓桿與擠壓桿通道配合，能在擠壓桿通道內(nèi)上下移動(dòng)，產(chǎn)生充型及擠壓作用力；在成型型腔內(nèi)，設(shè)置有中空的金屬預(yù)制型材。

金屬預(yù)制型材的中空腔配合設(shè)置有芯軸。

芯軸兩端分別設(shè)置安裝桿限位固定，在一端的安裝桿的外端，設(shè)置固定端，在另一端的安裝桿上，套設(shè)有堵頭。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提出了一種增強(qiáng)異種有色金屬之間冶金結(jié)合的空心型材液態(tài)（或半固態(tài)）/固態(tài)一次連續(xù)擠壓成形的方法，該方法可較好地發(fā)揮鎂合金/鋁合金各自的優(yōu)勢(shì)，做到了優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，不但能提高空心型材的耐腐蝕，產(chǎn)品重量輕壽命長(zhǎng)，而且還提高了空心型材其他性能。

在擠壓塑性變形型腔中鋁合金/鎂合金受塑性變形，可實(shí)現(xiàn)兩者良好的界面冶金結(jié)合從而獲得雙層金屬?gòu)?fù)合型材（如鎂合金/鋁合金）。

總之：本發(fā)明的方法，復(fù)合成型工藝簡(jiǎn)單，結(jié)合力較強(qiáng),，生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、成本低，可大量降低金屬材料的損耗。成型的雙層金屬空心型材組織致密，晶粒尺寸細(xì)小，過渡層較厚，應(yīng)力較小，夾雜物含量少；工藝較為簡(jiǎn)單，適用空心型材類型較廣。

附圖說明

圖1為本法實(shí)施例的鎂合金/鋁合金雙層金屬空心型材成形模具縱截面示意圖；

圖2是本發(fā)明預(yù)置空心型材與芯軸的相互關(guān)系。

具體實(shí)施方式：

以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明提供了強(qiáng)化雙層金屬間冶金結(jié)合成型的方法，其特征在于包括如下步驟：

1、按照工藝要求，制作模具，在模具成型型腔內(nèi)設(shè)置其中一種金屬的預(yù)制型材；

3、將另一種金屬加熱為液態(tài)或半固態(tài)熔體，從澆注口澆注入模具，并用擠壓桿擠壓液態(tài)或半固態(tài)熔體，以產(chǎn)生充型及塑性變形作用力，使兩種金屬結(jié)合，液態(tài)或半固態(tài)熔體的金屬充滿預(yù)制型材內(nèi)腔，與預(yù)制型材內(nèi)表面接觸并作用，形成工藝要求的雙層金屬結(jié)構(gòu)；