[發(fā)明專利]熱等靜壓設(shè)備用熔鑄釜及其鑄造制備金屬基復(fù)合材料的工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010713427.1
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111872358A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧喆;鄧金剛
• 申請（專利權(quán)）人: 鄧喆
• 主分類號: B22D23/04
• 分類號: B22D23/04;B22D27/00;B22D27/15;C22C1/10;C22C1/02
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本發(fā)明公開了一種熱等靜壓設(shè)備用熔鑄釜，包括熔煉室及熔煉室下部的鑄浸室，所述熔煉室包括熔煉坩堝、升液管帽及澆注芯管，所述熔煉坩堝與澆注芯管一端連接，所述澆注芯管另一端安裝有升液管帽，所述升液管帽安裝在熔煉坩堝上與澆注芯管組成澆注通道；所述鑄浸室與熔煉室通過熱軟化墊密封連接或非自鎖錐度配合連接，本發(fā)明提供一種基于該熔鑄釜制備金屬基復(fù)合材料的工藝，通過熔鑄釜的介入使用實現(xiàn)了金屬基復(fù)合材料金屬浸滲標(biāo)準(zhǔn)制定需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱等靜壓設(shè)備用熔鑄釜及使用該設(shè)備鑄造制備金屬基復(fù)合材料的工藝及應(yīng)用。

背景技術(shù)

目前制備金屬基復(fù)合材料的方法主要有固態(tài)法和液態(tài)法，固態(tài)法制備金屬基復(fù)合材料的整個工藝過程溫度較低，金屬基體和增強相都處于固體狀態(tài)，典型的工藝有粉末冶金法、熱壓法等，其工藝過程是先將基體合金和增強體，按設(shè)計要求均勻混合或排列，經(jīng)過冷壓、熱壓或燒結(jié)等工藝制成復(fù)合材料零件。固態(tài)法生產(chǎn)工藝復(fù)雜，產(chǎn)品形狀受限制，生產(chǎn)成本高，難以獲得廣泛的應(yīng)用。

液態(tài)法是金屬基體處于熔融狀態(tài)下與固體增強物復(fù)合而制備金屬基復(fù)合材料的工藝過程。制備工藝包括液態(tài)浸滲法和液態(tài)攪拌法。液態(tài)法成形時溫度較高，熔融狀態(tài)的金屬流動性好，在一定條件下利用液態(tài)法可容易地制得性能良好的復(fù)合材料，相對于固態(tài)成形具有工程消耗小、易于操作、可以實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)和零件形狀不受限制等優(yōu)點，因而受到人們的青睞。由于界面間潤濕性較差且增強體在基體中分布不均，液態(tài)攪拌法難于復(fù)合出高性能的材相。液態(tài)浸滲法則具有操作簡單，制造成本低，可制備高體積分?jǐn)?shù)復(fù)合材料和較復(fù)雜形狀的近終型的零件等特點。通過對增強體進行金屬浸滲前固相均勻組織分布的成型技術(shù)處理，增強體的體積分?jǐn)?shù)擴展到18～82%范圍時，液態(tài)浸滲法復(fù)合出的金屬基復(fù)合材料，能夠覆蓋液態(tài)攪拌鋳造法增強體體積分?jǐn)?shù)9～42%中難于復(fù)合出高性能材相的那部分替代。液態(tài)浸滲制備工藝主要制備方法包括:擠壓浸滲技術(shù)、無壓滲透法、真空浸滲技術(shù)、氣壓浸滲技術(shù)、熔模鑄造浸滲技術(shù)、氣體壓力浸滲技術(shù)、離心鑄造浸滲和消失模鑄造浸滲技術(shù)等。通過對不同液態(tài)浸滲制備工藝的應(yīng)用及優(yōu)缺點的分析，業(yè)內(nèi)普遍采取的是一種比較經(jīng)濟的復(fù)合方法。

真空浸滲就是把增強體預(yù)制件放入耐壓容器內(nèi)密封，抽真空后注入金屬和浸滲劑的混合熔體淹沒預(yù)制件，浸滲液靠毛細(xì)管作用進入預(yù)制件在、間隙，最后經(jīng)固化得到復(fù)合材料。該技術(shù)有兩種類型，一種是真空吸鑄法，一種是真空壓浸法。這兩種方法都需要采用預(yù)制型。真空吸鑄法是將預(yù)制型放入鑄型后，將鑄型一端進入金屬液體中，而將鑄型另一端連接真空裝置，使基體金屬吸入鑄型中的預(yù)制型內(nèi)制備復(fù)合材料的一種鑄造方法。真空壓滲法也稱為真空壓力浸滲，指在液態(tài)金屬滲入預(yù)制型的過程中，預(yù)制型保持真空態(tài)的條件下受壓力的液體迅速滲入預(yù)制型間隙的方法。真空浸滲技術(shù)具有適用范圍大，可用于多種金屬基體和連續(xù)纖維、短纖維、晶須和顆粒等增強材料的復(fù)合，增強材料的形狀、尺寸、含量基本上不受限制，也可用來制備混雜復(fù)合材料；可直接制成復(fù)合材料零件，特別是形狀復(fù)雜的零件，基本無需進行后續(xù)加工；浸滲在真空中進行，壓力下凝固，無氣孔、疏松、縮孔等鑄造缺陷，組織致密，材料性能好；在浸滲材料中基本成分及組織的非均勻性可通過控制工藝參數(shù)得到減小；工藝簡單，參數(shù)易于控制，可根據(jù)增強材料和基體金屬的物理化學(xué)特性，嚴(yán)格控制溫度、壓力等參數(shù)，避免嚴(yán)重的界面反應(yīng)。