[發明專利]一種大型薄壁SiC增強2014鋁合金基復合材料鑄件的高壓差壓成形方法

有效

• 申請號: 201810275110.7
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108453241B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 鄒鶉鳴;張榮;王志剛;劉闖;魏尊杰;王宏偉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B22D18/04
• 分類號: B22D18/04;C22C21/00;C22C32/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張金珠

一種大型薄壁SiC增強2014鋁合金基復合材料鑄件的高壓差壓成形方法，它涉及一種高壓差壓成形方法。本發明為了解決現有大型薄壁SiC增強2014鋁合金基復合材料鑄件貫穿性裂紋的問題。本發明的方法：一、SiC增強2014鋁合金基復合材料分成A、B兩份；二、A份熔化至720?740℃時，加入B份，控制熔體溫度保溫；三、封閉下壓力罐，升液管插入坩堝內，放置并鎖緊鑄型，安裝上壓力罐后封閉；四、打開上壓力罐和下壓力罐之間的互通閥，同時從下壓力罐通入高壓氣體，至罐內的壓力均達到1.8MPa～3.2MPa，關閉互通閥；五、控制上壓力罐排氣，差壓鑄造成形。本發明方法獲得鑄件SiC顆粒分布的均勻程度提升70％以上。

技術領域

本發明涉及一種高壓差壓成形方法；具體涉及一種大型薄壁SiC增強2014鋁合金基復合材料鑄件的高壓差壓成形方法。

背景技術

大型薄壁SiC增強2014鋁合金基復合材料鑄件廣泛應用于艦船、水下及軍事工業。其加工制造流程中涉及鑄造、機械加工等加工過程，由于SiC增強2014鋁合金基復合材料的抗切削性能強，減少機械加工過程可以顯著降低成本和制造難度，因此鑄件的壁厚一般設計的較薄，由于其壁厚較薄因此鑄造難度更加突出，目前面臨的主要問題是SiC增強分布不均勻，SiC集中的部位由于顆粒間相互接觸而形成微裂紋源，后續機械加工過程產生貫穿性裂紋從而導致鑄件報廢。對于僅僅由2014鋁合金成形的大型薄壁鑄件，通常的解決薄壁所帶來問題的辦法是采用較高的熔體澆注溫度，一般澆注溫度720℃以上，或者是提高澆注速度使金屬基體熔體的流動性更好，以便于成形復雜薄壁結構。但是對于SiC增強2014鋁合金基復合材料而言，以上的方法收效甚微，原因是提高2014鋁合金基體金屬熔體流動性的同時并不能有效改善SiC增強相的流動性，這會導致澆鑄出的SiC增強2014鋁合金基復合材料鑄件中SiC增強相的分布不均勻，使整個鑄件的性能分布不均勻，鑄件力學性能穩定性差；SiC集中的部位由于顆粒間相互接觸而產生微裂紋源，極易在后續機械加工過程產生貫穿性裂紋從而導致鑄件報廢。

發明內容

本發明要解決現有大型薄壁SiC增強2014鋁合金基復合材料鑄件成形過程SiC增強分布不均勻，SiC集中的部位由于顆粒間相互接觸而產生微裂紋源的問題，進而提出一種大型薄壁SiC增強2014鋁合金基復合材料鑄件的高壓差壓成形方法。本發明方法實現了鑄造過程SiC增強相的分布均勻性并有效隔離SiC增強相的目的。

為解決上述問題，本發明一種大型薄壁SiC增強2014鋁合金基復合材料鑄件的高壓差壓成形方法是按下述步驟進行的：

步驟一、取SiC增強2014鋁合金基復合材料，分成A、B兩份，其中A份占SiC增強2014鋁合金基復合材料總重量的30％-40％，其余為B份；

步驟二、將A份置于反重力成形裝置的下壓力罐的坩堝中，熔化至720℃～740℃時，加入B份，控制熔體溫度在690℃-700℃，保溫；

步驟三、然后封閉下壓力罐，升液管插入坩堝內，放置并鎖緊鑄型，安裝上壓力罐后封閉；

步驟四、打開上壓力罐和下壓力罐之間的互通閥，同時從下壓力罐通入高壓氣體，至上壓力罐和下壓力罐內的壓力均達到1.8MPa～3.2MPa，關閉互通閥；

步驟五、控制上壓力罐排氣，差壓鑄造成形；即得到復合材料鑄件。

進一步地限定，步驟一所述SiC增強2014鋁合金基復合材料中SiC增強相體積分數范圍在12％-15％。

進一步地限定，步驟一所述的SiC增強2014鋁合金基復合材料中SiC增強相是由外加顆粒法添加的；具體是由平均粒徑為10μm的SiC增強相和平均粒徑為100μm的SiC增強相組成的。

進一步地限定，所述10μm的SiC增強相占SiC增強相總體積的40％～60％。

進一步地限定，步驟二的保溫時間為20min～40min。