[发明专利]一种铸造包铝镁合金复合材料模具

说明书

技术领域

本发明属于模具加工及材料制备技术领域，涉及铸造包铝镁合金复合材料模具，用于制备层状包铝镁合金复合材料铸锭。

背景技术

镁合金是目前密度最小的金属结构材料，具有高比强度、高比模量及优越的阻尼减振特性等性能优势，但绝大多数商用镁合金的耐蚀性能都较差，而铝合金则天然形成了比较致密的氧化膜，耐蚀性能优良，同时具有自修复功能。因此采用铝合金板材包覆在镁合金表面则可以制备出同时兼具镁合金与铝合金性能优势的层状复合材料。目前国内包铝镁合金层状复合材料的制备工艺主要集中在热轧、扩散连接方面，如北京理工大学谭成文应用扩散连接工艺成功制备了镁/铝层状复合材料，西南大学应用热轧退火工艺研制成功了Al/AZ31/Al包铝镁板带【CN 101804710 A】等，但是现有的包铝镁合金复合材料制备技术尚存在成材率低，工艺参数控制困难等不足。

由于金属镁和铝的结晶温度接近，通过向铝盒内浇注熔融的镁合金液可以获得铝/界面冶金结合的复合铸锭，这就要求铝盒与模具型腔紧密贴合，使得镁合金结晶时释放的热量及时传导至模具中，因此传统的金属模具无法满足这一要求。

发明内容

本发明针对上述已有技术存在的不足，提供一种可以实现外包铝盒底面和四周侧面与模具良好的贴合，实现复合铸锭的均匀散热，有效防止烧穿的铸造包铝镁合金复合材料模具。

本发明所述的铸造包铝镁合金复合材料模具，包括模具座、活动插板和侧面夹紧机构。

所述模具座由底板和三面侧板经紧固螺栓连接形成一个顶面开口和一侧面开口的方形结构；其中相对的两面侧板上对应加工有竖向凹槽，活动插板插于其中，封闭侧面开口；其中两面相连的侧板上加工有螺纹孔，分别安装有一个侧面夹紧机构；所述侧面夹紧机构由夹紧板和螺纹推杆连接组成，夹紧板位于模具座中，分别与各自一侧的侧板平行，螺纹推杆装在各自一侧的侧板上的螺纹孔中。

螺纹推杆装在侧板上的螺纹孔中。

另外，所述侧面夹紧机构的夹紧板上还连接有导向杆，对应在侧板上有导向孔，所述导向杆穿过导向孔，对夹紧板进行导向。

本发明的模具座、活动插板和侧面夹紧机构采用导热性好的铁基或铜基合金，所述模具的尺寸由包铝镁合金复合铸锭的外形尺寸确定。

采用本发明铸造包铝镁合金复合铸锭模具，可以实现外包铝盒底面和四周侧面与模具良好的贴合，使复合铸锭的均匀散热，有效防止烧穿。此外，本发明对外包铝盒的外形尺寸加工精度要求低，铸锭拆卸方便。

附图说明

图1为铸造包铝镁合金复合铸锭模具立体结构图；

图2为铸造包铝镁合金复合铸锭金相显微组织图。

具体实施方式

如图1所示，本模具包括模具座1、活动插板2和侧面夹紧机构3。模具座1由底板7和三面侧板4、5和6经紧固螺栓连接形成一个顶面开口和一侧面开口的方形结构。其中相对的两面侧板4和5上对应加工有竖向凹槽，活动插板2插于其中，封闭侧面开口。其中两面相连的侧板4和6上加工有螺纹孔，分别安装有一个侧面夹紧机构3。侧面夹紧机构3由夹紧板8（或9）和螺纹推杆11连接组成，夹紧板8（或9）位于模具座1中，分别与各自一侧的侧板4或6平行，螺纹推杆11装在侧板4和6上的螺纹孔中。夹紧板上还连接有导向杆10，对应在侧板4和6上有导向孔，导向杆10穿过导向孔，对夹紧板8（或9）进行导向。

模具采用导热性好的铁基或铜基合金，模具的尺寸由包铝镁合金复合铸锭的外形尺寸确定。

铸造包铝镁合金复合铸锭模具的使用与铸锭的制备工艺如下：

1.采用变形铝合金薄板焊接成一侧开口的铝盒，用砂轮片打磨焊接接口的浮凸部位使其各个侧面平整光滑。

2.依次使用5%氢氧化钠溶液、5%盐酸溶液（质量分数%）和无水乙醇清洗铝盒型腔，去除油污及氧化物等夹杂。干燥后置于电阻烘箱中进行200℃预热处理。

3.镁合金在井式坩埚电阻炉内熔炼并通入CO2+0.2%SF6混合气体保护熔体，防止氧化。待合金熔化后搅拌熔体，静置20分钟后出炉浇注，浇注温度为680℃~710℃。

4.取出模具的活动插板2，将经过200℃预热的铝盒置于模具型腔中，安装活动插板2并调节侧面夹紧机构3，使铝盒的底面及四周侧面均与模具贴合。

5.往铝盒型腔内匀速浇注熔融的镁合金液，待合金锭冷却后调节侧面夹紧机构3，取出活动插板2，卸下包铝镁合金复合铸锭即可。

所铸造的包铝镁合金复合铸锭的金相显微组织如图2所示。