[發(fā)明專利]一種高通量制備不同復(fù)合壓力下金屬基復(fù)合材料的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010103286.1
• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN111331139B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊文澍;夏一驍;匡澤洋;武高輝;姜龍濤;張強(qiáng);修子揚(yáng);陳國欽;喬菁;康鵬超;芶華松
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B22F3/26
• 分類號: B22F3/26;B22F3/10
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 李紅媛

1.一種高通量制備不同復(fù)合壓力下金屬基復(fù)合材料的方法，其特征在于：該方法利用金屬基復(fù)合材料高通量制備裝置進(jìn)行，具體步驟為：

一、準(zhǔn)備：

將多個(gè)串聯(lián)式預(yù)制體(10)以同心環(huán)形吊裝在預(yù)制體安裝盤(9)下表面，將坩堝(6)安放在多個(gè)串聯(lián)式預(yù)制體(10)和坩堝加熱區(qū)(13)之間的熔煉區(qū)(5)內(nèi)，在坩堝(6)中填充基體金屬；在每個(gè)串聯(lián)式預(yù)制體(10)中的所有模具內(nèi)填充相同的復(fù)合增強(qiáng)體，在不同的串聯(lián)式預(yù)制體(10)中填充不同的復(fù)合增強(qiáng)體；

二、預(yù)制體去粘接劑

封閉充氣管(7)，將抽氣管(2)連接抽真空裝置對爐體(3)進(jìn)行抽真空，同時(shí)利用預(yù)熱區(qū)(4)中的電熱元件對串聯(lián)式預(yù)制體(10)進(jìn)行加熱至200～400℃以去除粘接劑；

三、氣氛保護(hù)

封閉抽氣管(2)，通過充氣管(7)向爐體(3)中充入惰性氣體保護(hù)，同時(shí)加熱熔煉區(qū)(5)和坩堝加熱區(qū)(13)將坩堝(6)中基體金屬加熱至基體金屬熔點(diǎn)以上20～350℃并保溫0.1～3h，得到液態(tài)基體金屬；加熱預(yù)熱區(qū)(4)將多個(gè)串聯(lián)式預(yù)制體(10)加熱至基體金屬熔點(diǎn)以下20～50℃并保溫0.1～3h；

四、真空除氣

封閉充氣管(7)，將抽氣管(2)連接抽真空裝置對爐體(3)進(jìn)行抽真空以去除坩堝(6)中基體金屬和串聯(lián)式預(yù)制體(10)中的夾雜氣體，停止加熱熔煉區(qū)(5)、坩堝加熱區(qū)(13)和預(yù)熱區(qū)(4)，降低提升桿(1)使預(yù)制體安裝盤(9)和多個(gè)串聯(lián)式預(yù)制體(10)穿過隔熱板(11)至多個(gè)串聯(lián)式預(yù)制體(10)完全浸入至坩堝(6)中液態(tài)基體金屬的液面以下；

五、氣壓浸滲

對多個(gè)串聯(lián)式預(yù)制體(10)的模具由上至下依次進(jìn)行浸滲，每個(gè)模具浸滲完成后升高提升桿(1)將浸滲完成的模具提高到液態(tài)基體金屬的液面以上，進(jìn)行浸滲時(shí)通過充氣管(7)向爐體(3)中注入惰性氣體，較下方模具浸滲時(shí)注入的惰性氣體的壓力大于較上方模具浸滲時(shí)注入的惰性氣體的壓力，得到不同浸滲壓力下的金屬基復(fù)合材料；

六、成型

輪流開啟抽氣管(2)和充氣管(7)進(jìn)行置換熱氣體至金屬基復(fù)合材料降溫至100～150℃，最后從預(yù)制體安裝盤(9)上卸載金屬基復(fù)合材料并冷卻至室溫，即完成；

所述金屬基復(fù)合材料高通量制備裝置由提升桿(1)、抽氣管(2)、爐體(3)、預(yù)熱區(qū)(4)、熔煉區(qū)(5)、坩堝(6)、充氣管(7)、預(yù)制體安裝盤(9)、多個(gè)串聯(lián)式預(yù)制體(10)、隔熱板(11)、坩堝加熱區(qū)(13)構(gòu)成；所述爐體(3)密封空腔體，爐體(3)內(nèi)中部設(shè)置有水平的環(huán)形隔熱板(11)，環(huán)形隔熱板(11)與爐體(3)的內(nèi)壁固接，爐體(3)內(nèi)環(huán)形隔熱板(11)上部為預(yù)熱區(qū)(4)，爐體(3)內(nèi)環(huán)形隔熱板(11)下部為熔煉區(qū)(5)，熔煉區(qū)(5)底部為坩堝加熱區(qū)(13)，預(yù)熱區(qū)(4)中靠近爐體(3)內(nèi)壁處、熔煉區(qū)(5)中靠近爐體(3)內(nèi)壁處和坩堝加熱區(qū)(13)中靠近爐體(3)底部分別設(shè)置有電熱元件；爐體(3)上部設(shè)置有與爐體(3)內(nèi)部連通的抽氣管(2)和充氣管(7)；提升桿(1)的一端設(shè)置在爐體(3)內(nèi)部且下端固接有水平設(shè)置的預(yù)制體安裝盤(9)，提升桿(1)的另一端從爐體(3)的頂部的通孔伸出至爐體(3)外部；預(yù)制體安裝盤(9)下表面吊裝有多個(gè)串聯(lián)式預(yù)制體(10)，多個(gè)串聯(lián)式預(yù)制體(10)的排布形式為同心環(huán)形，預(yù)制體安裝盤(9)和多個(gè)串聯(lián)式預(yù)制體(10)設(shè)置在預(yù)熱區(qū)(4)內(nèi)，坩堝(6)設(shè)置在多個(gè)串聯(lián)式預(yù)制體(10)和坩堝加熱區(qū)(13)之間的熔煉區(qū)(5)內(nèi)，坩堝(6)為圓筒形；所述串聯(lián)式預(yù)制體(10)由3～10個(gè)模具串聯(lián)而成，串聯(lián)式預(yù)制體(10)中較下方的模具的上端部與較上方模具的底部連接。

2.如權(quán)利要求1所述的高通量制備不同復(fù)合壓力下金屬基復(fù)合材料的方法，其特征在于：

步驟二所述將抽氣管(2)連接抽真空裝置對爐體(3)進(jìn)行抽真空至真空度為10～1000Pa。

3.如權(quán)利要求1所述的高通量制備不同復(fù)合壓力下金屬基復(fù)合材料的方法，其特征在于：

步驟四所述提升桿(1)的下降速率為0.01mm/s～2.0mm/s；

步驟四所述將抽氣管(2)連接抽真空裝置對爐體(3)進(jìn)行抽真空至真空度為10～1000Pa。