專利名稱：電磁場離心鑄造金屬基復(fù)合材料工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬基復(fù)合材料的制備工藝特別是離心鑄造金屬基復(fù)合材料的工藝。
用鑄造方法制備金屬基復(fù)合材料已有多種不同的工藝，如壓塊重熔法、熔體超聲攪拌法、壓鑄法、液體漩渦法及復(fù)合鑄造法，這些方法中為使復(fù)合組元均勻分布，多采用機械攪拌來攪動熔體。對筒狀復(fù)合材料體則采用離心鑄造工藝制備根據(jù)對工件表層的特殊要求，如耐磨性或耐蝕性外層性能或內(nèi)層性能來選擇不同的復(fù)合組元。在一般離心鑄造裝置上，將復(fù)合料漿注入旋轉(zhuǎn)的離心鑄型中，經(jīng)離心凝固后，獲得內(nèi)壁或外壁富集復(fù)合組元的復(fù)合圓筒鑄件，在離心鑄造中無機械攪動，靠鑄型高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力和復(fù)合組元與基體熔體間密度差而構(gòu)成的離心力大之不同形成徑向?qū)訝罘植?，來獲得不同內(nèi)外組成的簡狀材料，此種方法可以減少昂貴的復(fù)合組元材料的消耗，但存在基材組織粗大，合金元素顯微偏析等問題，從而降低了材料力學(xué)性能，使最終的復(fù)合材料性能受到損傷。
本發(fā)明的目的是提供一種離心鑄造金屬基復(fù)合材料的工藝，使得在保證復(fù)合材料造價低的同時，材料的力學(xué)性能大大提高。
本發(fā)明所提供的金屬基復(fù)合材料的制造工藝適合于熔化狀態(tài)具有導(dǎo)磁性的復(fù)合材料如Al、Mg、Ti、Fe、Ni基等。包括有金屬基材料與復(fù)合材料的復(fù)合，槳料注入旋轉(zhuǎn)鑄型及凝固結(jié)晶等步驟，其特征在于在漿料注入旋轉(zhuǎn)鑄型同時，或半凝固狀態(tài)下，加外磁場，磁場垂直穿過鑄型，場強在500～5000高斯范圍內(nèi)，離心機的轉(zhuǎn)速在10～3000轉(zhuǎn)/分之間，鑄型溫度保持在200～300℃。本發(fā)明由于依靠電磁力與離心力的綜合作用，改善了單純離心鑄造時金屬與合金材料粗大的結(jié)晶組織，使復(fù)合材料基材組織高度細(xì)化，同時增加了復(fù)合組元與基材結(jié)合及復(fù)合組元分布的均勻性和浸潤性，從而全面提高了金屬基復(fù)合材料基材的復(fù)合件強度與使用性能。下面通過實施例詳細(xì)敘述本發(fā)明。
附

圖1為SiC纖維、W芯SiC纖維與Al的復(fù)合形貌圖。
實施例1將多股復(fù)合SiC纖維與W芯SiC纖維予先編織成網(wǎng)狀，置入型腔，Al熔化后倒入型腔澆注口，離心機轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分，同時加磁場，場強為0.3T，鑄型溫度保持在200℃，圖1為其復(fù)合形貌。
實施例2將含有Al2O3顆粒的Al熔體倒入型腔澆注口，離心機轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分，磁場強度為2000高斯，鑄型溫度為200℃。
實施例3將Al熔化后再加Al包Ni顆粒，熔混后倒入型腔，離心機轉(zhuǎn)速為2500轉(zhuǎn)/分，磁場強為0.4T，鑄塑溫度為200℃。
權(quán)利要求
1.一種金屬基復(fù)合材料離心鑄造工藝，適合于熔化狀態(tài)，具有導(dǎo)磁性的復(fù)合材料如Al、Mg、Ti、Fe、Ni基等。包括有金屬基材料與復(fù)合材料的復(fù)合，槳料注入旋轉(zhuǎn)鑄型及凝固結(jié)晶等步驟，其特征在于在槳料注入旋轉(zhuǎn)鑄型同時，或半凝固狀態(tài)下，外加磁場，磁場垂直穿過鑄型，場強在500～5000高斯范圍內(nèi)，離心機的轉(zhuǎn)速在10～3000轉(zhuǎn)/分之間，鑄型溫度保持在200～300℃。
2.按權(quán)利要求1所述金屬基復(fù)合材料離心鑄造工藝其特征在于金屬基材料與復(fù)合材料的復(fù)合可以是將復(fù)合材料纖維制成預(yù)制體事先放入鑄型，再將金屬基材料熔化，注入到鑄型中。
3.按權(quán)利要求1所述金屬基復(fù)合材料離心鑄造工藝其特征在于金屬基材料與復(fù)合材料的復(fù)合可以是，將金屬基材料與復(fù)合材料熔化，共同注入到旋轉(zhuǎn)鑄型中。
4.按權(quán)利要求1所述金屬基復(fù)合材料離心鑄造工藝，其特征在于金屬基材料與復(fù)合材料的復(fù)合可以是，先將金屬基材料熔化注入到旋轉(zhuǎn)的鑄型中，再將復(fù)合粒子加入其中。
全文摘要
一種金屬基復(fù)合材料離心鑄造工藝包括有金屬基材料與復(fù)合材料的復(fù)合，漿料注入旋轉(zhuǎn)鑄型及凝固結(jié)晶等步驟，其特征在于在漿料注入旋轉(zhuǎn)鑄型同時，或半凝固狀態(tài)下，外加磁場，磁場垂直穿過鑄型，場強在500～5000高斯范圍內(nèi)，離心機的轉(zhuǎn)速在10～3000轉(zhuǎn)/分之間，鑄型溫度保持在200～300℃。本發(fā)明使得在保證復(fù)合材料造價低的同時，材料的力學(xué)性能大大提高。
文檔編號B22D19/14GK1124682SQ9311103
公開日1996年6月19日 申請日期1993年4月10日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月10日
發(fā)明者葛云龍, 楊院生, 劉清民, 焦育民, 胡北麒 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所