[发明专利]用于制备金属基体复合材料的改进方法及使用该方法的装置

说明书

本发明涉及一种用于制备金属基体复合材料(Composite àMatrice Métallique，CMM)的方法。

本发明还涉及一种用于实施该方法的装置。

金属基体复合材料(CMM)可以是用例如碳化硅、碳化硼、氧化铝，或者任何其他陶瓷材料的颗粒进行加强的铝合金。

金属基体复合材料主要用来制造航空领域的金属部件，例如直升飞机的旋翼部件。

由金属基体复合材料(CMM)制成的部件是基于几十公斤重的坯料而模压成形的，该坯料是通过压制(compaction，成型)预先混合的粉末而获得的。

在某些已知的方法中，主要步骤压制(或称“成型”)是通过单轴压制完成的，单轴压制导致在坯料里面形成片层(strate)，这不利于用这些坯料模压得到的金属部件的机械性能。

实际上，每个坯料需要尽可能均匀地分配其构成成分，特别是加强颗粒，以便使基于这些坯料生产的部件具有所要求的机械性能。

最后，对金属基体复合材料(CMM)制备方法的简化是必要的，以便限制这些金属基体复合材料的生产成本。

本发明的方法可以弥补上述的缺陷，其基本特征是至少包括以下步骤：

(a)将预先混合的粉末5冷等压成型(compaction isostatique，等静压成型，等压成形)，以及

(b)热单轴压制(pressage uniaxial)从步骤(a)得到的压块(或压制物)12。

这两个步骤可以用最低的成本制成具有改进的机械性能的金属基体复合材料。

有利地，粉末在一个适当的混合器里面进行干式混合(mélangeràsec)，这个混合器处于加压气体(或压力气体，un gaz sous pression)中，该气体包含中性(或惰性)气体和氧气。

干式混合粉末的优点是比湿式混合方法更加经济，中性(惰性)气体的存在使得可以避免在干式混合时产生爆炸的危险。

混合器中的压力优选在15到25毫巴(mBar)之间，中性(惰性)气体是氮气，而氧气比例控制在5％到10％之间。

对氧气比例的控制使得还能够减小(限制)爆炸的危险。

更优选地，混合器中的压力是20毫巴而氧气比例是6％。

粉末混合物5优选由用诸如碳化硅、碳化硼、氧化铝，或者其他陶瓷材料的颗粒加强的铝合金组成。

更优选地，粉末混合物5包括按质量计94.7％的铝，按质量计4％的铜，按质量计1.3％的镁(的金属混合物)，以及按体积计15％的碳化硅。

此外，在等压成型步骤(a)之前，粉末混合物5在振动台上面进行压实工序。

同样，在等压成型步骤(a)之前，通过泵送排出在压实的粉末混合体5中所含的气体，以便得到固体压块(un compact)12。

在成型(compaction，压制)步骤中，成型流体(fluide decompaction，压缩流体)15优选包含水和润滑添加剂。

成型流体的压力优选在1500到4000巴之间，更优选是2000巴。

也可以考虑对步骤(a)得到的压块在温度100到450℃之间、优选440℃进行脱气工序。

优选地，单轴压制步骤(b)在400到600℃之间，优选450℃温度下，以及在1000到3000巴之间，优选1800巴的施加压力下进行。

有利地，对步骤(b)得到的坯料进行热挤压。

非常有利的是，铝基体复合材料通过碳化硅颗粒或者其他陶瓷颗粒例如碳化硼或氧化铝进行加强(renforcer)。

本发明还涉及用上述方法得到的坯料22。

此外，本发明还涉及一种用于实施上述方法中步骤(a)的装置，包括：

-橡胶外壳(gaine en latex，由橡胶制成的外壳)1，粉末混合物5被倒入其中，

-带孔的圆筒形容器2，橡胶外壳1设置在其内部，和

-密封隔离部件(或密封隔离装置)7、10、11，将橡胶外壳1内的粉末混合物5密封隔离，

其中，外壳1、带孔容器2和密封隔离部件7、10、11形成一个用于等压成型的装置14，该装置14能够放在等压压力机的压制液体15中，以经历等压成型步骤(a)。

有利地，密封隔离部件7、10、11包括至少一个可弹性变形材料的塞子7，该塞子被用力紧配在外壳1内。

非常有利地，密封隔离部件7、10、11包括外壳1的上端边缘10，该上端边缘向外壳1底部的方向折叠，形成一个环状边缘11，弹性挤靠在带孔容器2侧壁13的外表面13a上。