[發明專利]擠壓鑄造模具及其可控擠壓鑄造晶須增強鋁基復合材料的方法

有效

• 申請號: 201811285489.6
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109182823B
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 張學習;錢明芳;李建超;耿林
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10;C22C21/00;B22D23/04
• 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

1.擠壓鑄造模具，包括底部模具加熱爐(1)和模具套筒(4)，其特征在于還包括下石墨墊(2)，以及相互配合上模具加熱爐(6)和下模具加熱爐(3)；底部模具加熱爐(1)上設置有下模具加熱爐(3)，下模具加熱爐(3)上設置有上模具加熱爐(6)，下模具加熱爐(3)內設置有模具套筒(4)，模具套筒(4)內設置有下石墨墊(2)；所述下石墨墊(2)上設置凹槽(201)，凹槽(201)底部均布通孔。

2.根據權利要求1所述的擠壓鑄造模具，其特征在于下石墨墊(2)上的凹槽的深度為2～3mm、直徑比預制塊外徑大2±0.5mm，凹槽(201)底部通孔的直徑為2mm，相鄰通孔之間的中心距為5mm。

3.根據權利要求1或2所述的擠壓鑄造模具，其特征在于下模具加熱爐(3)的高度為預制塊高度±20mm。

4.根據權利要求3所述的擠壓鑄造模具，其特征在于模具套筒(4)內徑比下石墨墊(2)外徑小1mm～1.5mm，下石墨墊(2)的外邊緣的上部設置有倒角。

5.可控擠壓鑄造晶須增強鋁基復合材料的方法，其特征在于所述鑄造復合材料的過程中采用權利要求1至4任意一項權利要求所述的模具，具體是通過下述步驟完成的：

步驟一、將下石墨墊(2)放置于底部模具加熱爐(1)上，將預制塊(5)放置在下石墨墊(2)凹槽內，將內表面涂有潤滑劑的模具套筒(4)套在下石墨墊(2)上，再在模具套筒外部安放下模具加熱爐(3)，將上模具加熱爐(6)放置在下模具加熱爐(3)上；

步驟二、將底部模具加熱爐(1)，下模具加熱爐(3)、上模具加熱爐(6)通電，以100±5℃/h的加熱速率升溫至500～600℃，保溫加熱1～2h；

步驟三、迅速將熔融態的澆圈用純鋁液澆鑄于模具套筒(4)與預制塊(5)之間的空隙中，澆鑄至鋁液上表面與預制塊(5)上端面齊平，以不超過100±5℃/h的速率升溫至浸滲用鋁合金鋁熔點±10℃的溫度，保溫時間3～5h；

步驟四、然后向模具套筒(4)內迅速澆鑄熔融態的浸滲用鋁合金，再依次放入上石墨墊(10)和上壓頭(11)，施加壓力，在溫度為鋁合金熔點±10℃條件下進行浸滲，浸滲用鋁合金液(9)緩慢浸滲于預制塊內；

步驟五、將底部模具加熱爐(1)，下模具加熱爐(3)電源關閉，按照5MPa/s的速率將壓力升至50～100MPa，對浸滲后的預制塊進行保壓處理，保壓時間為30～60min，脫模，去除上部殘留的鋁合金以及四周鋁包套，獲得晶須增強鋁基復合材料鑄錠。

6.根據權利要求5所述的可控擠壓鑄造晶須增強鋁基復合材料的方法，其特征在于步驟三所述熔融態的澆圈用純鋁液是按下述步驟制備的：將純鋁錠的表面依次用無水乙醇及砂紙處理以去除其表面油污及氧化皮，吹干，放入坩堝內，再置于電阻爐內，加熱，待鋁錠完全熔化后保溫30-60min，所述純鋁錠的質量純度≥99.6wt.％。

7.根據權利要求5所述的可控擠壓鑄造晶須增強鋁基復合材料的方法，其特征在于步驟四所述熔融態的浸滲用鋁合金是按下述步驟制備的：將鋁合金鑄錠的表面依次用無水乙醇及砂紙處理以去除其表面油污及氧化皮，吹干，放入坩堝內，再置于電阻爐內，加熱，待鋁合金鑄錠完全熔化后保溫30-60min。

8.根據權利要求7所述的可控擠壓鑄造晶須增強鋁基復合材料的方法，其特征在于浸滲用鋁合金鑄錠可依據復合材料組分要求選擇任意一種商用鋁合金。

9.根據權利要求5所述的可控擠壓鑄造晶須增強鋁基復合材料的方法，其特征在于步驟四中熔融態的浸滲用鋁合金液轉移時間不超過15s。

10.根據權利要求5所述的可控擠壓鑄造晶須增強鋁基復合材料的方法，其特征在于步驟四采用3～5MPa壓力進行浸滲。