[发明专利]一种利用电感线圈横向磁通加热进行预制体铸渗制作陶瓷增强体金属基复合材料的方法

说明书

一种利用电感线圈横向磁通加热进行预制体铸渗制作陶瓷增强体金属基复合材料的方法。本发明提供了一种用开放式电感线圈加热方法，用于制作陶瓷增强体金属基复合材料的铸渗过程。线圈不缠绕被加热体，可把放有陶瓷预制体的铸型放置在电磁感应线圈磁场内浇注、加热、保温，完成铸渗过程，铸型可以用砂型。本发明不但适用于中大件有色合金基陶瓷增强体复合件的铸渗，更适用于大、中、小件各种尺寸的高温金属液，如钢铁合金基陶瓷增强体复合材料的铸渗过程。

技术领域

本发明属于复合材料领域, 具体涉及一种陶瓷增强体金属基复合材料的铸渗方法。

背景技术

在陶瓷增强体金属基复合材料的制作中, 预制体铸渗工艺是有效手段之一，对于微观陶瓷增强体复合材料，特别是低熔点的有色金属基体复合材料，如铝、铜等为基体的陶瓷增强体金属基复合材料的铸渗过程都是将预制体放在铸型中，铸型和基体金属一起放在加热炉内对基体金属加热熔化，保温，并进行铸渗。这种方法因加热炉内空间很小，无法制作中大件陶瓷增强体有色合金基体复合材料。

对于陶瓷增强体钢铁基体复合材料，因基体金属熔点很高，用石英、石墨等铸型，成本很高。

目前，宏观陶瓷增强体钢铁基体的复合材料研究越来越多，因这种复合材料有独特的耐磨耐热耐冲击性能，在军工、航天、电子及电力、矿山、冶金、建材行业具有广阔的应用前景。一般宏观陶瓷增强体钢铁基体的宏观复合材料研部件外观尺寸比较大，很难把铸型放入加热炉内。如果不能进行有效的铸渗过程，就很难得到高质量，性能稳定一致的陶瓷增强体钢铁基体的复合材料部件。如何使高熔点的钢铁基陶瓷增强体复合材料得到有效铸渗，金属液的温度是关键因素之一，还要使金属液温度保持一定时间，维持铸渗过程，因而有效的升温，保温手段又是关键。

发明内容

为了解决以上问题，本发明采用了一种横向磁通电感线圈加热方案。加热线圈不缠绕被加热体，使被加热体放置于两组平行的加热线圈之间，或线圈一侧。给线圈通电使金属液得到升温，保温。保证铸渗过程在需要的温度下稳定进行，从而得到基体金属与陶瓷增强体结合良好，质量稳定可靠，一致性好的陶瓷增强体金属基复合材料,实现工业化规模制备和应用。

本发明的目的是通过下列手段实现的

本发明通过在铸型外，设置对面平行放置的两组平行电感线圈，当金属液浇入铸型内时，对电感线圈通入交变电流，在铸型内形成交变磁场，从而在金属液内感应出涡电流，涡电流在金属液中产生热量对金属液进行加热升温，从而保证铸渗过程在需要的温度下进行，并保温一定时间，使铸渗过程完成的充分、彻底。

实施本方案主要包括以下步骤：

a.扁平线圈安装在铸型两侧，线圈与交变电源相连，线圈由铜方管组制成，方管内通冷却介质对线圈进行冷却。

b.把要铸渗的预制块预热到一定温度，放入加热过的铸型内，合型后，把铸型放在两组扁平电磁感应加热线圈之间。

c.铸型放置到位后，立即将成分及温度合格的金属液浇入铸型，并给电磁感应线圈送入交变电流，对金属液加热、升温、保温。

d.调控电磁感应线圈电流进行升温速度与保温的控制。

e.交变电源的频率，在50-2500赫兹之间，根据复合材料的复合部分的厚度尺寸进行调整，一般复合材料越厚频率要求越低，反之复合材料越薄，频率要求越高。

f.使金属液在所需温度下保持一定时间，完成铸渗过程。之后电磁感应线圈停止供电，把铸型移出电磁感应线圈之间进行冷却，冷却时要注意复合材料的凝固顺序，整个铸件冷却至室温后，取出复合材料进行清理，得到所需复合材料。

g.对于一些曲面，及异型件复合材料，可把电磁感应加热线圈放置在复合材料铸件的一侧，还可把电磁感应线圈做成随形曲面的，以利于在复合铸渗时，对预制块内的金属液均匀加热。