[发明专利]利用包芯线技术生产细粒复合材料的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种利用不同要求的包芯线，用以生产细粒复合材料的方法。

背景技术：

现有的办法通常采用震动、搅拌等方法，但是由于金属凝固过程中，随着温度的降低，流动性也随之变差，不容易搅拌，颗粒扩散能力也随之下降，这样得到的复合材料通常都不是很理想。而且即便通过搅拌震动的方法得到了要求的细粒复合材料，同样在加工这些材料的时候也是非常困难的，因为这种复合材料中增强体和基体的物理性质一般差别很大，所以机械加工时要求工具也很特别。

其中细粒复合材料是将硬质细粒均匀分布于基体中。比如弥散强化合金、金属陶瓷等细粒复合材料的制造，通常都是采用熔化金属基体，然后混入增强体材料颗粒，待金属再度凝固后，便可得到所需的复合材料。由于细粒复合材料的组成成分的物理性质通常有较大区别，比如熔点不同，密度不同等，所以在制作时，基体材料和增强体材料不容易混合均匀，有时会出现硬质细粒大量漂浮聚集的现象，从而降低了复合材料的性能。

发明内容：

本发明的目的是提供一种利用包芯线技术生产细粒复合材料的方法，保证细粒分布的位置的稳定，提高铸件的性能。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

利用包芯线技术生产细粒复合材料的方法：

a.先将装有需要复合的硬质颗粒的包芯线进行编织组合，使之结构形状符合铸型空间的尺寸和结构；

b.将上述的加工后的包芯线放入铸型中，在金属液倒入铸型后，包芯线的金属外皮先被融化，然后释放出硬质细粒，硬质颗粒在液态金属中扩散；

c.通过调整金属液的浇注温度、包芯线外皮的厚度、包芯线在铸型空间内的位置，包芯线内颗粒的种类，控制细粒的扩散时间和金属液的凝固速度：浇注温度，和外皮厚度呈同向增长；

d.当金属凝固后，便得到所需的细粒复合材料。

所述的利用包芯线技术生产细粒复合材料的方法，所述的加工后的包芯线，截面直径、细粒饱含量和编织密度数值与空间增大和容积增大数值呈同向增长；

所述的利用包芯线技术生产细粒复合材料的方法，所述的加工后的包芯线放入铸型中，在金属液倒入铸型后，包芯线的金属外皮先被熔化，然后释放出硬质细粒，硬质颗粒在液态金属中扩散，是将编织好的包芯线的位置固定在铸型空间的底部，浇入一定温度的液态金属，包芯线外皮开始融化，既硬质细粒刚刚均匀融入金属液的时候，正是金属开始凝固的时候，保证金属与硬质细粒的均匀混合，得到高质量的复合材料。

本发明的有益效果：

复合材料，是以一种材料为基体，另一种材料为增强体组合而成的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。按其结构特点分为：①纤维复合材料。②夹层复合材料。③细粒复合材料。④混杂复合材料。其中细粒复合材料是将硬质细粒均匀分布于基体中。比如弥散强化合金、金属陶瓷等细粒复合材料的制造，通常都是采用熔化金属基体，然后混入增强体材料颗粒，待金属再度凝固后，便可得到所需的复合材料。

工艺过程简单，不需要辅助器械，降低成本；使得复合材料的基体和增强体混合均匀，提高复合材料的质量；降低浇注温度，节能；直接得到结构复杂的复合材料零件，大量减少再加工量，省时省工；可以实现同一铸件不同位置复合不同材料，来达到铸件的特殊要求。

附图说明：

附图1是本方法包芯线放入前的产品状态图。

附图2是包芯线的编织组合后与附图1的对应结构示意图。

附图3是本方法包芯线放入后的产品状态图。

附图4是浇铸时工作状态示意图。

附图5是浇铸后的产品结构图。

具体实施方式：

实施例1：

利用包芯线技术生产细粒复合材料的方法，先将装有需要复合的硬质颗粒的包芯线进行编织组合，使之结构形状复合铸型空间的尺寸和结构，然后放入铸型中，这样在金属液倒入铸型后，包芯线的金属外皮先被熔化，然后释放出硬质细粒，硬质颗粒在液态金属中扩散，当金属凝固后，便得到所需的细粒复合材料，由于编织后的包芯线的空间结构有一定的强度，不同部分之间相互连接，所以可以保证包芯线的空间位置不会由于液态金属与之的密度差异而发生显著变化，这样包芯线在铸型内的位置就可以随意调整，所以可以保证包芯线外皮熔化后开始释放颗粒的位置的准确性，这点非常重要，因为不同的液态基体和不同的硬质颗粒的密度都不相同，轻的向上，重的向下，当颗粒密度较大的时候，包芯线释放颗粒的位置就应该在铸型空间的上部，这样颗粒就可以容易的向下扩散，需要的理想状态就是当硬质颗粒比较均匀的分散在液态基体金属的时候，金属开始凝固，这时液态金属的流动性变小，颗粒扩散的能力降低，硬质颗粒就会被固定在当前位置，待金属完全凝固后，就得到所需的细粒复合材料，并且当需要生产比较复杂的细粒复合材料铸件时，铸型内不同空间的尺寸大小有时会有很大的差异，这时就可以在空间大、容积大的部分采用截面直径比较粗、细粒包含量大或者编织密度高的包芯线，这样就可以保证金属铸件的不同位置得到相对应的细粒含量，这种方法甚至可以实现同一铸件内不同部分复合不同颗粒材料，从而得到内部材料复杂的铸件，来满足特殊的铸件要求，实现这一目的的方法就是：通过调整金属液的浇注温度、包芯线外皮的厚度、包芯线在铸型空间内的位置，包芯线内颗粒的种类等，可以控制细粒的扩散时间和金属液的凝固速度：当浇注温度较高的时候，采用外皮比较厚的包芯线，这样外皮融化速度慢，还可以起到内冷降温的目的，通过人为控制，我们可以找到合适的温度和包芯线外皮厚度的关系，当然也可以严格控制浇注温度来达到同样的效果，从而能够达到一个理想的状况。例如，当颗粒的密度小于液态金属的密度的时候，我们将编织好的包芯线的位置固定在铸型空间的底部，浇入一定温度的液态金属，保险线外皮开始融化，既硬质细粒刚刚均匀融入金属液的时候，正是金属开始凝固的时候，这样就可以保证金属与硬质细粒的均匀混合，得到高质量的复合材料。上述方法可以在较低的浇注温度下进行，而且不需要搅拌或震动，这样就还可以为生产这种复合材料降低生产成本。而且，重要的是用这样的方法就可以直接得到复杂形状的复合材料，仅需要很少的再加工甚至不需要再加工就可以满足使用要求，省时省工，而不是像传统的生产细粒复合材料的方法那样制造出一整块材料，然后再进行机械加工得到复杂的零件等。