[发明专利]高压气体辅助熔渗制备金属基复合材料的装置及方法

权利要求书

1.一种高压气体辅助熔渗制备金属基复合材料的装置，其特征是：该装置包括真空系统（1）、增压充气系统（2）、配气系统（3）、制备系统（4）和总电气控制柜（5），其中，

所述真空系统（1）与所述制备系统（4）通过管道直接连接，为制备系统（4）抽取真空；

所述配气系统（3）通过管道与所述增压充气系统（2）相连，向所述增压充气系统（2）提供制备所需的设计成分压力气体；

所述增压充气系统（2）包括一个缓冲罐（205），所述增压充气系统（2）通过管道，并经由缓冲罐（205）与制备系统（4）相连，向制备系统（4）提供制备所需设计成分的高压气体；

所述总电气控制柜（5）与真空系统（1）、增压充气系统（2）、配气系统（3）和制备系统（4）之间电气连接，对其进行远程操作和监控。

2. 依据权利要求1所述的高压气体辅助熔渗制备金属基复合材料的装置，其特征是：所述真空系统(1)包括机械真空泵(101)和扩散真空泵(102)，组成两级真空系统，真空度达到1.0×10^-2 Pa。

3.依据权利要求1所述一种高压气体辅助熔渗制备金属基复合材料的装置，其特征是：所述配气系统(3)包括多条气路和与各气路相连的混气室(303)，为增压充气系统(2)提供压力气体；所述气路由原始气源和气体质量流量控制器（302）组成，所述气体质量流量控制器（302）控制各气路原始气源气体进气速度，进而实现对压力气体组成成分的控制；所述混气室（303）用于混合压力气体。

4.依据权利要求1所述的高压气体辅助熔渗制备金属基复合材料的装置，其特征是：所述增压充气系统还包括空气压缩机（201）和增压泵（204），与所述缓冲罐（205）管道连接，为所述制备系统（4）提供所需的高压气体，所述空气压缩机（201）为所述增压泵（204）提供动力；将压力气体增压注入到所述缓冲罐（205）中，所述缓冲罐（205）最大压力为15 MPa。

5.依据权利要求1所述的高压气体辅助熔渗制备金属基复合材料的装置，其特征是：所述制备系统（4）包括高温高压炉（401）和高频感应加热器（402），其中所述高温高压炉（401）采用高频感应加热和炉体水冷夹层设计，用于基体金属熔化和复合材料成型，所述制备系统4最高工作温度和压力分别为1350 ^OC和10 MPa，精度为 1 ^OC和0.01 MPa。

6.依据权利要求1或3所述的高压气体辅助熔渗制备金属基复合材料的装置，其特征是：所述原始气源气体是空气，还原性气体氢气，保护性气体氮气，惰性气体氩气，保护气体六氟化硫；所述压力气体是选择上述原始气源气体中的单一气体，或两种及两种以上气体按设计成分组成的混合气体。

7.一种使用权利要求1-6所述高压气体辅助熔渗制备金属基复合材料的装置的高压气体辅助熔渗制备金属基复合材料的方法，其特征是：所述方法采用高压气体提供压力，驱动熔融基体金属液体有效填充第二相或预制体孔隙，结合保温保压处理，获得理想的两相结合，冷却后，得到金属基复合材料；所述第二相还可以装填于设计模具中，直接获得具有特定形状、尺寸的金属基复合材料零部件，实现近净成型。