專利名稱：一體化鎂基復合材料制備裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種一體化鎂基復合材料制備裝置。
背景技術(shù)：
鎂基復合材料具有低密度、高比強度、高比模量和優(yōu)異的阻尼減振性能、低的熱膨脹系 數(shù)以及優(yōu)異的鑄造性能等，是一種輕量化、高性能結(jié)構(gòu)材料。
真空浸滲法制備鎂基復合材料，是先抽真空使晶須預(yù)制件處于真空狀態(tài)，然后液態(tài)鎂合 金在真空造成的負壓下滲入預(yù)制件中。
參照圖2 4。文獻"浸漬/擠壓(SiCw + B4Cp)/Mg(AZ91)復合材料的界面特征，金頭男，聶 祚仁，李斗星.中國有色金屬學報，2002， 12(2):284 289"公開了一種制備鎂基復合材料的方 法，該方法先利用真空液態(tài)浸漬法制備復合材料坯料，再將坯料經(jīng)熱擠壓成復合材料棒材。 但是，該方法制備鎂基復合材料要經(jīng)過鎂合金熔煉、澆注、浸滲、擠壓成形四種工藝，所使 用的裝置有熔煉裝置、澆注、浸滲裝置以及擠壓裝置。
熔煉裝置包括坩鍋6、 A電阻加熱器5和坩鍋蓋15，坩鍋6放在A電阻加熱器5上，坩 鍋蓋15置于坩鍋6上，與坩鍋6的鍋沿用起密封作用的墊片8隔離后用沉頭螺栓緊固，熔煉 腔16通過管道分別與氣壓罐4和真空泵1連通，測金屬液溫度的熱電偶9穿過坩鍋蓋15插 入熔煉腔16內(nèi)，保證與液面不接觸，在熔煉腔16與氣壓罐4之間的管道上安裝有C閥門11 ， 在熔煉腔16與真空泵1之間的管道上安裝有B閥門3。
浸漬裝置包括密封腔26、浸漬模28,進液管25和通氣孔27固定在密封腔26的上端壁 面上，先通過通氣孔27對密封腔26抽真空，在壓力差作用下鎂合金液7通過進液管25澆注 到浸漬模28內(nèi)的預(yù)制體21上，通氣孔27通入保護氣體，在氣體壓力作用下進行壓力浸漬成 形復合材料坯料29。
擠壓裝置包括凸模17、凹模桶19、 B電阻加熱器20、成形模23以及下墊板30,凹模桶 19置于B電阻加熱器20中，成形模23置于凹模桶19的下半部分，其上放置復合材料坯料 29，凸模17則放入凹模桶19的上半部分，所有部件均置于下墊板30上。B電阻加熱器20 加熱1 2小時，使復合材料坯料溫度控制在溫度在380 45(TC，凸模17下行，將鎂基復合 材料擠出成形模23，最終成形鎂基復合材料制件。
現(xiàn)有技術(shù)存在以下不足鎂基復合材料成形過程需要分裝置、分步驟進行，裝置復雜，操作 步驟多；真空液態(tài)浸滲過程中難于實現(xiàn)鎂合金液的定量澆注；在二次加熱和固態(tài)熱擠壓中，鎂基 復合材料坯料長時間暴露在空氣中，容易發(fā)生氧化，另外由于強化相與基體的變形抗力、膨脹系數(shù)不同，難于協(xié)調(diào)一致，二次加熱和固態(tài)變形可能會影響其結(jié)合界面而降低制件性能。 發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)鎂基復合材料制備裝置分散的不足，本實用新型提供一種一體化鎂 基復合材料制備裝置，通過該裝置將制備鎂基復合材料方法所需的鎂合金熔煉、定量澆注、 浸滲、擠壓成形四種工藝，在一個完全密封的一體化裝置內(nèi)完成，可一次快速成形鎂基復 合材料制件。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案 一種一體化鎂基復合材料制備裝置， 包括熔煉裝置和擠壓裝置，其特點是所述的擠壓裝置，其凹模桶和成形模底部出口用頂桿密 封，凹模桶上端口用墊塊密封，形成一個密封模腔，所述熔煉裝置的熔煉腔和擠壓裝置的模 腔通過三通進液管連通，三通進液管的第三端通過D閥門與氣壓罐相連，擠壓裝置的模腔通 過管道與真空泵連通，液位傳感器插在熔煉腔內(nèi)，與坩鍋蓋采用自密封螺紋連接。
本實用新型的有益效果是本實用新型通過一體化制備鎂基復合材料的裝置的設(shè)計，將 制備鎂基復合材料所需的鎂合金熔煉、澆注、浸滲、擠壓成形四種工藝，在一個完全密封的 一體化裝置內(nèi)完成。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作詳細說明。

圖1是本實用新型一體化鎂基復合材料制備裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)鎂合金熔煉裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是現(xiàn)有技術(shù)鎂合金澆注、浸滲裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是現(xiàn)有技術(shù)鎂合金擠壓裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，l-真空泵，2-A閥門，3-B閥門，ll-C閥門，12-D閥門，4-氣壓罐，5-A電阻加熱 器，6-坩鍋，7-鎂合金液，8-墊片，9-熱電偶，10-壓力表，13-傳感器，14-三通進液管，15-坩鍋蓋，16-熔煉腔，17-凸模，18-墊塊，19-凹模桶，20-B電阻加熱器，21-預(yù)制體，22-測溫 孔，23-成形模，24-頂桿，25-進液管，26-密封腔，27-通氣孔，28-浸漬模，29-復合材料坯料， 30-下墊板。
具體實施方式

參照圖1。本實用新型的裝置包括熔煉裝置和擠壓成型裝置，熔煉裝置通過三通進液管 14與擠壓成型裝置的凹模桶19的模腔相連通，三通進液管14的第三端通過D閥門12與氣 壓罐4相連，凹模桶19的模腔通過管道與真空泵1連通，熔煉腔16還分別通過管道與氣壓 罐4相連和真空泵1連通。液位傳感器13與坩鍋蓋15采用自密封螺紋連接，插在熔煉腔16 內(nèi)，測金屬液溫度的熱電偶9插在熔煉腔16內(nèi)，保證與液面不接觸。在熔煉腔16與真空泵1之間的管道上安裝有B閥門3。成形模23和凹模桶19之間采用間隙配合，底部平齊，B電 阻加熱器20包圍凹模桶19，在凹模桶19側(cè)壁，靠近預(yù)制體21的中心部位開有三個直徑為-5 的測溫孔22，用于放置測溫的熱電偶。凹模桶19和成形模23底部出口用頂桿24進行密封， 在凹模桶19上端口上放置銅墊塊18，利用凸模17加壓進行密封，形成一個密封模腔。真空 泵1和凹模桶19之間的管道上安裝有A閥門2，凹模桶19與連接真空泵的管道采用自密封 螺紋連接，三通進液管14與凹模桶19模腔采用自密封螺紋相連。將液位傳感器13和熱電偶 9的輸出線連于外部接口電路，計算機通過外部電路接收電壓變化信號。
按上述方式連接裝配完成后，關(guān)閉控制氣壓輸入的C閥門11和D閥門12，關(guān)閉B閥門 3，打開A閥門2，用真空泵對模腔及熔煉腔16內(nèi)抽真空，當腔內(nèi)真空度達到10 15KPa時， 停止抽真空，繼續(xù)下一步操作；否則，檢查各接口處的密封情況，*于自密封螺紋連接在管 口纏繞麻繩增強其密封性，按上面的連接順序裝配完畢后，繼續(xù)下面的操作。關(guān)閉A閥門2 和B閥門3，關(guān)閉C閥門ll，打開D閥門12，通入Ar氣，通過觀察壓力表10,控制氣體壓 力在0.2 0.9MPa;啟動溫度控制系統(tǒng)，A電阻加熱器5加熱2 3小時，使坩堝溫度溫度保 持在600 850°C ， B電阻加熱器20加熱1 2小時，使預(yù)制體及成型模溫度控制在溫度在400 70(TC，使得AZ91D鎂合金全部熔化；關(guān)閉D閥門12，同時打開A閥門2和B閥門3，用 真空泵對模腔及熔煉腔抽真空，利用壓力平衡既能使熔融鎂合金不被吸進模腔，又能抽出預(yù) 制體中的空氣，避免在隨后的浸滲過程中夾雜氣孔缺陷，當爐腔內(nèi)真空度達到10 15KPa時， 停止抽真空；關(guān)閉A閥門2和B閥門3，打開C閥門ll，氣體壓力控制在0.7 0.9MPa，利 用氣壓和真空形成的壓差將鎂合金吸入凹模桶19中，通過液位傳感器13測液面高度，當達 到所需鎂合金量的液面高度時，關(guān)閉C閥門11，打開D閥門12，實現(xiàn)鎂合金的定量澆注； 繼續(xù)通入氣壓，使鎂合金液在氣壓作用下向下滲流，浸入到預(yù)制體21中，空冷降溫，當凹模 桶溫度在400 50(TC時，關(guān)閉C閥門ll，取走銅墊塊18及頂桿24，凸模17下行，將鎂基 復合材料擠出成形模23， 一次成形出高性能鎂基復合材料制件。
權(quán)利要求1、一種一體化鎂基復合材料制備裝置，包括熔煉裝置和擠壓裝置，其特征在于所述的擠壓裝置，其凹模桶和成形模底部出口用頂桿密封，凹模桶上端口用墊塊密封，形成一個密封模腔，所述熔煉裝置的熔煉腔和擠壓裝置的模腔通過三通進液管連通，三通進液管的第三端通過D閥門與氣壓罐相連，擠壓裝置的模腔通過管道與真空泵連通，液位傳感器插在熔煉腔內(nèi)，與坩鍋蓋采用自密封螺紋連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一體化鎂基復合材料制備裝置，其特征在于所述的凹模桶上 端口用墊塊密封，是利用凸模加壓方式進行。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一體化鎂基復合材料制備裝置，其特征在于所述的凹模桶側(cè) 壁有測溫孔。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一體化鎂基復合材料制備裝置，其特征在于所述的凹模桶模 腔與三通進液管采用自密封螺紋相連。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一體化鎂基復合材料制備裝置，其特征在于所述的凹模桶與 連接真空泵的管道采用自密封螺紋連接。
專利摘要本實用新型公開了一種一體化鎂基復合材料制備裝置，包括熔煉裝置和擠壓裝置，其特點是所述的擠壓裝置，其凹模桶和成形模底部出口用頂桿密封，凹模桶上端口用墊塊密封，形成一個密封模腔，所述熔煉裝置的熔煉腔和擠壓裝置的模腔通過三通進液管連通，三通進液管的第三端通過D閥門與氣壓罐相連，擠壓裝置的模腔通過管道與真空泵連通，液位傳感器插在熔煉腔內(nèi)，與坩鍋蓋采用自密封螺紋連接。本實用新型通過一體化鎂基復合材料制備裝置的設(shè)計，將制備鎂基復合材料所需的鎂合金熔煉、澆注、浸滲、擠壓成形四種工藝，在一個完全密封的一體化裝置內(nèi)完成。
文檔編號B21C23/21GK201148459SQ20082002816
公開日2008年11月12日 申請日期2008年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月22日
發(fā)明者周計明, 歐陽海波, 王振軍, 蘇力爭, 齊樂華 申請人:西北工業(yè)大學