專利名稱：金屬基復(fù)合材料型材制備方法及其專用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬基復(fù)合材料型材的制備方法，還涉及制備這種金屬基復(fù)合材料型材的專用裝置。
背景技術(shù)：
文獻(xiàn)“Hu Lianxi，Luo Shoujing.Development of the technology of extrusiondirectly following infiltration for the manufacturing of metal-matrix composite.J.of materials processing technology，1995，49287～292”提出使用擠壓浸滲后直接擠壓成形的方法制備金屬基復(fù)合材料型材。具體做法是加壓使金屬液在壓力下滲入纖維預(yù)制體中，在壓力下結(jié)晶凝固，利用金屬半固態(tài)或準(zhǔn)固態(tài)期間變形抗力低、容易流動(dòng)的特點(diǎn)，對(duì)其直接進(jìn)行塑性變形，以實(shí)現(xiàn)一次成形出復(fù)合材料型材的目的。
該方法所使用的擠壓裝置主要包括凸模3，擠壓桶4、電阻絲加熱爐18、凹模6、下墊板8、頂桿11、支座9及支座墊板10，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)擠壓桶4抽真空，所成型的復(fù)合材料有氣孔，削弱材料機(jī)械性能。
現(xiàn)有技術(shù)存在以下不足擠壓浸滲過(guò)程中容易卷入氣體形成氣孔，雖然增大保壓壓強(qiáng)可以減少宏觀氣孔，但并不能減少微小氣孔。文獻(xiàn)“趙平，高升吉，陳睿等。擠壓浸滲中的包抄現(xiàn)象及氣孔形成機(jī)制。中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)，1999，(1)30～34”指出這些存留于復(fù)合材料中的氣體，將以高壓氣體的狀態(tài)存留于復(fù)合材料基體和纖維的界面上，成為削弱材料機(jī)械性能的因素之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)使用擠壓浸滲后直接擠壓成形的方法制備金屬基復(fù)合材料型材，擠壓浸滲過(guò)程中容易卷入氣體形成氣孔，削弱材料機(jī)械性能的不足，提供一種金屬基復(fù)合材料型材的制備方法，同時(shí)還提供這種金屬基復(fù)合材料型材制備專用裝置。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種金屬基復(fù)合材料型材的制備方法，其特征在于下述步驟1)將預(yù)制體19放入擠壓桶4內(nèi)預(yù)熱，當(dāng)電阻絲加熱爐18內(nèi)溫度達(dá)到400～500℃時(shí)，蓋上密封蓋12，液壓機(jī)加壓，使密封蓋12壓緊上密封墊片15，使頂桿11壓緊下密封墊片13，然后使用抽真空設(shè)備通過(guò)抽氣管16對(duì)擠壓桶4抽真空；2)當(dāng)擠壓桶4內(nèi)真空度達(dá)到0.09～0.1MPa時(shí)，去掉進(jìn)液管17一端的塞子，使坩鍋中的鋁液通過(guò)進(jìn)液管17進(jìn)入擠壓桶4內(nèi)，擠壓桶4內(nèi)的鋁液液面低于進(jìn)液管17；3)當(dāng)鋁液全部吸入擠壓桶4內(nèi)后，挪開(kāi)密封蓋12，凸模3下行加壓使金屬液浸滲到預(yù)制體中，得到金屬基復(fù)合材料；4)在保壓10～20s后，去掉頂桿11及下密封墊片13，并對(duì)步驟3)所得金屬基復(fù)合材料進(jìn)行擠壓，得到復(fù)合材料型材。
前述的金屬基復(fù)合材料型材制備方法的專用裝置，包括上墊板1、凸模固定板2、凸模3、擠壓桶4、擠壓桶外套5、凹模6、凹模固定板7、下墊板8、支座9、支座墊板10、頂桿11以及電阻絲加熱爐18，其特征在于還包括擠壓桶4上端口的密封蓋12、密封蓋12與擠壓桶4上端口之間的上密封墊片15、頂桿11上端面的下密封墊片13、擠壓桶4下端口的密封墊圈14，密封蓋12和上密封墊片15的大小與擠壓桶4上端口的外徑等大，下密封墊片13與頂桿11上端面等大，密封墊圈14的內(nèi)徑略大于擠壓桶4下端口的內(nèi)徑、外徑略小于擠壓桶4下端口的外徑；擠壓桶4的上端口下方設(shè)置抽氣管16，在抽氣管16的另一側(cè)設(shè)置進(jìn)液管17，進(jìn)液管17管壁的頂部低于抽氣管16管壁的底部，抽氣管16和進(jìn)液管17均開(kāi)口于擠壓桶4的內(nèi)壁。
所述的抽氣管16和進(jìn)液管17與擠壓桶4分別采用自密封管螺紋連接。
本發(fā)明的有益效果是，利用本發(fā)明提供的這種金屬基復(fù)合材料型材制備專用裝置，不僅能一次成形出金屬基復(fù)合材料型材，而且由于這種金屬基復(fù)合材料型材的制備方法是將金屬液在真空狀態(tài)下浸入到預(yù)制體中的，可以減少存留于金屬基復(fù)合材料型材中的氣孔，增加金屬基復(fù)合材料型材的機(jī)械性能。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1是本發(fā)明專用裝置結(jié)構(gòu)2是本發(fā)明將預(yù)制體放入擠壓桶內(nèi)預(yù)熱并對(duì)擠壓桶抽真空時(shí)的示意3是本發(fā)明金屬液吸入擠壓桶時(shí)的示意4是本發(fā)明加壓使金屬液浸滲到預(yù)制體中得到復(fù)合材料的示意5是本發(fā)明進(jìn)行擠壓形成復(fù)合材料型材的示意6是擠壓裝置結(jié)構(gòu)7是向擠壓桶內(nèi)澆入金屬液時(shí)的示意8是加壓使金屬液浸入預(yù)制體時(shí)的示意9是進(jìn)行擠壓時(shí)的示意6～圖9是現(xiàn)有技術(shù)中，1-上墊板，2-凸模固定板，3-凸模，4-擠壓桶，5-擠壓桶外套，6-凹模，7-凹模固定板，8-下墊板，9-支座，10-支座墊板，11-頂桿，12-密封蓋，13-下密封墊片，14-密封墊圈，15-上密封墊片，16-抽氣管，17-進(jìn)液管，18-電阻絲加熱爐，19-預(yù)制體，20-金屬液，21-復(fù)合材料型材，22-澆杯具體實(shí)施方式
實(shí)施例1參照?qǐng)D1。本發(fā)明的裝置部分上墊板1和凸模固定板2采用螺栓連接，用壓塊把上墊板1固定在壓機(jī)橫梁上，凸模3與凸模固定板2固連；擠壓桶4和擠壓桶外套5采用圓錐過(guò)盈配合，擠壓桶4的上端口有一密封蓋12，密封蓋12與擠壓桶4的上端口之間是上密封墊片15；擠壓桶4的下端口放置一個(gè)密封墊圈14，在頂桿11的上面放置下密封墊片13，在擠壓桶4的上端口下方設(shè)置一抽氣管16，抽氣管16開(kāi)口于擠壓桶4的內(nèi)壁，抽氣管16的另一端連接抽真空設(shè)備；在擠壓桶4的上端口抽氣管16的另一側(cè)稍低于抽氣管16的位置設(shè)置一進(jìn)液管17，進(jìn)液管17也開(kāi)口于擠壓桶4的內(nèi)壁，進(jìn)液管17的另一端連接熔化鋁的坩鍋。凹模6和凹模固定板7也采用圓錐過(guò)盈配合；擠壓桶外套5、凹模固定板7、下墊板8及支座9用螺栓緊固；下墊板8上放置電阻絲加熱爐18；支座9與支座墊板10用沉頭螺栓連接；抽氣管16和進(jìn)液管17分別同擠壓桶4采用自密封管螺紋連接，進(jìn)液管的頂部低于抽氣管的底部，避免由于慣性使鋁液直接流入抽氣管中而造成抽氣管堵塞。
實(shí)施例2在本發(fā)明方法實(shí)施過(guò)程中，金屬液是LY12鋁液，預(yù)制體由洛陽(yáng)耐火材料研究所生產(chǎn)的Al2O3短纖維制成，另外使用的設(shè)備還有液壓機(jī)、抽真空設(shè)備、用于熔化鋁的坩鍋及塞子。
在具體實(shí)施過(guò)程中，用壓塊把支座墊板10固定在壓機(jī)工作臺(tái)上；用壓塊把上墊板1固定在壓機(jī)橫梁上；抽氣管16的另一端連接抽真空設(shè)備；進(jìn)液管17的另一端連接熔化鋁的坩鍋并用塞子塞緊。
參照?qǐng)D2，按上述方式連接裝配完成后，挪開(kāi)密封蓋12，將預(yù)制體19放入擠壓桶4內(nèi)預(yù)熱，當(dāng)電阻絲加熱爐18內(nèi)溫度達(dá)到400℃時(shí)，重新蓋上密封蓋12，液壓機(jī)加壓，使密封蓋12壓緊上密封墊片15，使頂桿11壓緊下密封墊片13，從而使擠壓桶4及凹模6內(nèi)處于密封狀態(tài)，然后抽真空設(shè)備通過(guò)抽氣管16對(duì)擠壓桶4抽真空。
參照?qǐng)D3，當(dāng)擠壓桶4內(nèi)真空度達(dá)到0.09MPa時(shí)，去掉塞子使坩鍋中的鋁液通過(guò)進(jìn)液管17進(jìn)入擠壓桶4內(nèi)，要求最終吸入擠壓桶4內(nèi)的鋁液液面低于進(jìn)液管17，避免進(jìn)液管的堵塞。
參照?qǐng)D4，當(dāng)鋁液全部吸入擠壓桶4內(nèi)后，挪開(kāi)密封蓋12，凸模3下行加壓使金屬液浸滲到預(yù)制體中從而得到金屬基復(fù)合材料。
參照?qǐng)D5，保壓10s后，去掉頂桿11及下密封墊片13，并對(duì)金屬基復(fù)合材料進(jìn)行擠壓，得到復(fù)合材料型材。
實(shí)施例3參照?qǐng)D2，按上述方式連接裝配完成后，挪開(kāi)密封蓋12，將預(yù)制體19放入擠壓桶4內(nèi)預(yù)熱，當(dāng)電阻絲加熱爐18內(nèi)溫度達(dá)到500℃時(shí)，重新蓋上密封蓋12，液壓機(jī)加壓，使密封蓋12壓緊上密封墊片15，使頂桿11壓緊下密封墊片13，從而使擠壓桶4及凹模6內(nèi)處于密封狀態(tài)，然后抽真空設(shè)備通過(guò)抽氣管16對(duì)擠壓桶4抽真空。
參照?qǐng)D3，當(dāng)擠壓桶4內(nèi)真空度達(dá)到0.1MPa時(shí)，去掉塞子使坩鍋中的鋁液通過(guò)進(jìn)液管17進(jìn)入擠壓桶4內(nèi)，要求最終吸入擠壓桶4內(nèi)的鋁液液面低于進(jìn)液管17，避免進(jìn)液管的堵塞。
參照?qǐng)D4，當(dāng)鋁液全部吸入擠壓桶4內(nèi)后，挪開(kāi)密封蓋12，凸模3下行加壓使金屬液浸滲到預(yù)制體中從而得到金屬基復(fù)合材料。
參照?qǐng)D5，保壓20s后，去掉頂桿11及下密封墊片13，并對(duì)金屬基復(fù)合材料進(jìn)行擠壓，得到復(fù)合材料型材。
權(quán)利要求
1.一種金屬基復(fù)合材料型材的制備方法，其特征在于下述步驟1)將預(yù)制體19放入擠壓桶4內(nèi)預(yù)熱，當(dāng)電阻絲加熱爐18內(nèi)溫度達(dá)到400～500℃時(shí)，蓋上密封蓋12，液壓機(jī)加壓，使密封蓋12壓緊上密封墊片15，使頂桿11壓緊下密封墊片13，然后使用抽真空設(shè)備通過(guò)抽氣管16對(duì)擠壓桶4抽真空；2)當(dāng)擠壓桶4內(nèi)真空度達(dá)到0.09～0.1MPa時(shí)，去掉進(jìn)液管17一端的塞子，使坩鍋中的鋁液通過(guò)進(jìn)液管17進(jìn)入擠壓桶4內(nèi)，擠壓桶4內(nèi)的鋁液液面低于進(jìn)液管17；3)當(dāng)鋁液全部吸入擠壓桶4內(nèi)后，挪開(kāi)密封蓋12，凸模3下行加壓使金屬液浸滲到預(yù)制體中，得到金屬基復(fù)合材料；4)在保壓10～20s后，去掉頂桿11及下密封墊片13，并對(duì)步驟3)所得金屬基復(fù)合材料進(jìn)行擠壓，得到復(fù)合材料型材。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基復(fù)合材料型材制備方法的專用裝置，包括上墊板1、凸模固定板2、凸模3、擠壓桶4、擠壓桶外套5、凹模6、凹模固定板7、下墊板8、支座9、支座墊板10、頂桿11以及電阻絲加熱爐18，其特征在于還包括擠壓桶4上端口的密封蓋12、密封蓋12與擠壓桶4上端口之間的上密封墊片15、頂桿11上端面的下密封墊片13、擠壓桶4下端口的密封墊圈14，密封蓋12和上密封墊片15的大小與擠壓桶4上端口的外徑等大，下密封墊片13與頂桿11上端面等大，密封墊圈14的內(nèi)徑略大于擠壓桶4下端口的內(nèi)徑、外徑略小于擠壓桶4下端口的外徑；擠壓桶4的上端口下方設(shè)置抽氣管16，在抽氣管16的另一側(cè)設(shè)置進(jìn)液管17，進(jìn)液管17管壁的頂部低于抽氣管16管壁的底部，抽氣管16和進(jìn)液管17均開(kāi)口于擠壓桶4的內(nèi)壁。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的專用裝置，其特征在于所述的抽氣管16和進(jìn)液管17與擠壓桶4分別采用自密封管螺紋連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種金屬基復(fù)合材料型材的制備方法，將預(yù)制體(19)放入擠壓桶(4)內(nèi)預(yù)熱到400～500℃時(shí)抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到0.09～0.1MPa時(shí)，將鋁液通過(guò)進(jìn)液管(17)送入擠壓桶(4)內(nèi)，凸模(3)下行加壓使金屬液浸滲到預(yù)制體(19)中，在保壓10～20s后，對(duì)所得金屬基復(fù)合材料進(jìn)行擠壓，得到復(fù)合材料型材。本發(fā)明還公開(kāi)了前述制備方法的專用裝置，包括擠壓桶(4)上端口的密封蓋(12)、密封蓋(12)與擠壓桶(4)上端口之間的上密封墊片(15)、頂桿(11)上端面的下密封墊片(13)、擠壓桶(4)下端口的密封墊圈(14)。利用該專用設(shè)備，不但能一次成形出金屬基復(fù)合材料型材，還可減少金屬基復(fù)合材料型材中的氣孔，增加復(fù)合材料型材的機(jī)械性能。
文檔編號(hào)B22D19/14GK1644275SQ20041007331
公開(kāi)日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2004年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月26日
發(fā)明者齊樂(lè)華, 俞興民, 李賀軍, 郭領(lǐng)軍, 史忠科, 蘇力爭(zhēng) 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)