[實用新型]一種多金屬熔體耦合制備金屬基復合材料鑄件的裝置

有效

• 申請號: 201821818596.6
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN209255810U
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 白月龍;張志峰;樊建中;張少明
• 申請（專利權）人: 有研工程技術研究院有限公司
• 主分類號: B22D19/16
• 分類號: B22D19/16
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 劉徐紅

本實用新型涉及一種多金屬熔體耦合制備金屬基復合材料鑄件的裝置，屬于金屬復合材料加工領域。該裝置主要由上模具、下模具、澆包和模具加熱器構成；上模具設置有凸頭，下模具設置有凹槽，上模具與下模具閉合后形成模具的型腔；模具加熱器設置于上、下模具的外周，或鑲嵌在模具中。采用該裝置進行多金屬熔體耦合低成本制備金屬基復合材料鑄件時，熔體之間的耦合層屬冶金結合，界面結合良好，組織致密，缺陷少，制備的復合材料鑄件綜合性能好。采用本實用新型裝置的鑄造工藝簡單，流程少，成本低。

技術領域

本實用新型涉及一種多金屬熔體耦合低成本制備金屬基復合材料鑄件的裝置，屬于金屬復合材料加工領域。

背景技術

隨著科技迅猛發展，傳統金屬材料已漸漸不能滿足實際需求，而金屬基復合材料由于具有比強度、比模量高，耐磨性、耐疲勞性、高導熱性和低熱膨脹系數的特點，受到國內外的廣泛關注，成為了國內外高新技術領域的重要研究方向之一。

但是隨著宇航、航空、先進動力、汽車等高技術領域的飛速發展，單一均質的金屬基復合材料部件也難以滿足這些領域對材料提出的越來越苛刻的要求，兼具各種功能的金屬基復合材料及其部件的需求尤為迫切，其非均質的特性在特定環境下相比均質復合材料具有非常優異的性能，可以發揮不同金屬或金屬基復合材料的優點，又能克服各自的弱點，越來越展現出良好的應用前景和發展潛力。

但是目前兼具各種功能的金屬基復合材料及其部件的制備方法還遠未達到實用化，其制備方法也往往是通過大量均質材料進行復合而成，功能層之間的界面結合差、缺陷多仍然是一個難以克服的問題，造成金屬基復合材料部件未達到應有的性能，而且制備流程很長，生產成本高也直接制約著其推廣應用，因此如何高效低成本制備兼具各種功能的金屬基復合材料部件成為研究重點。

實用新型內容

為了克服上述技術存在的缺點和問題，本實用新型提供一種多金屬熔體耦合低成本制備金屬基復合材料鑄件的裝置。

一種多金屬熔體耦合低成本制備金屬基復合材料鑄件的裝置，該裝置主要由上模具、下模具、澆包和模具加熱器構成；上模具設置有凸頭，下模具設置有凹槽，上模具與下模具閉合后形成模具的型腔；模具加熱器設置于上、下模具的外周，或鑲嵌在模具中，對模具進行加熱。

該裝置中，所述的澆包個數為2個(含2個)以上，用于盛裝不同的熔體；澆包為可移動式，使用時位于下模具凹槽的上方兩側，使用后移開。

上模具的凸頭與下模具的凹槽之間形成間隙配合，間隙很小，大約2-10微米，上模具的凸頭可以移動進入下模具的凹槽中，對模具中的合金熔體進行加壓；加壓的壓力為5-200MPa。

采用上述裝置進行多金屬熔體耦合低成本制備金屬基復合材料鑄件的方法，該方法包括以下步驟：

(1)鑄造前，開啟模具加熱器，將上、下模具預熱到預定溫度；同時對兩個以上澆包中的不同熔體進行精煉和熔體處理，等待澆鑄；

(2)鑄造時，根據鑄件不同部位的功能需求，確定澆入熔體的先后順序；依次澆入熔體，待前一種熔體澆入后冷卻到半固態溫度區間時，再澆入后一種熔體，依次類推；待最后一種熔體澆注完畢后，將上、下模具合模，通過上模具對模具中的熔體進行加壓和保壓，使熔體在壓力下進行充分充填并凝固，獲得形狀完整組織致密的具有多種功能的復合材料鑄件；

(3)鑄造結束時，打開模具，將鑄件從型腔中脫出，然后清理模具，噴涂脫模劑，重復上述流程，進入下一次鑄造。

該方法步驟(1)中，澆包中的熔體為具有不同功能的熔體；澆包中的熔體可為金屬熔體，也可為金屬基復合材料熔體；澆包中的熔體狀態可為液態熔體，也可為半固態熔體。所述的半固態熔體為采用半固態加工技術制備的半固態金屬熔體或半固態金屬基復合材料熔體。

該方法步驟(2)中，只有待前一種熔體澆入后冷卻到半固態溫度區間時，才能澆入后一種熔體。