[发明专利]一种热等静压制备金属基陶瓷复合材料的制造工艺

说明书

一种热等静压制备金属基陶瓷复合材料的制造工艺，将陶瓷颗粒粉料直接灌装到产品成形模具内，振动压实粉料，使其紧实并达到所需体积分数，然后将产品成形模具放入内套模，并与内套模一起放入预热炉中预热至一定温度，压铸时，用叉车夹持预热好的内套模及产品成形模具一起放入外套模，将已处理好的金属液注入内套模中，然后进行抽真空处理，经压铸渗铝、保压、冷却一段时间后，顶出压坯，待其进一步冷却至室温后进行切割、脱模，取出金属基陶瓷复合材料的压铸坯料，经机械加工后即可得到金属基陶瓷复合材料的产品。解决了传统压铸制备技术存在的不足，有效实现对材料压铸中缺陷的控制，使金属基陶瓷复合材料的致密度，质量和性能得到大大提高。

技术领域

本发明涉及复合材料制备工艺技术领域，尤其是一种热等静压制备金属基陶瓷复合材料的制造工艺。

背景技术

颗粒增强金属基陶瓷复合材料具有高导热、低膨胀、轻量化等优点，并具有较高的比强度、比刚度、比模量，耐磨等特性，能较好地满足对高性能散热材料特殊性能的要求。

颗粒增强金属基陶瓷复合材料被认为是21世纪最具有发展前途的新一代先进复合材料，现已广泛应用于航空航天、电子工业、军事雷达、轨道交通等领域。

目前，金属基陶瓷复合材料的制备工艺主要分为固相工艺和液相工艺两大类，其中固相工艺包括粉末冶金法、热等静压法、放电等离子烧结法等，液相工艺包括搅拌熔铸法、无压浸渗法、压力铸造法等。上述方法各有利弊，但如需考虑批量化生产，压铸成型技术则是最佳选择，其生产效率高，且适用于结构复杂、尺寸精度高的零件成型，能够实现大批量、低成本的制造。

传统的金属基陶瓷复合材料压铸技术是通过先制备出增强体颗粒的预制件，再将预制件与模具一起预热后，在压机作用下将金属液压入预制件中，后经保压、冷却、脱模等步骤得到金属基陶瓷复合材料的坯件。虽然该工艺高效简便，但在实际生产中仍存在一些问题，一方面制备的预制件需要加入粘结剂或造孔剂，无论是湿法制备(烘干水分后烧结)还是干法制备(模压成型后烧结)，预制件中粘结剂的残留都会在一定程度上影响复合材料的性能，而且极易发生粘结剂混合不均、干燥时开裂、渗金属时受力变形等问题；另一方面传统的压铸技术，通常在金属液较高熔化温度状态下进行压铸，高温的金属液在与陶瓷颗粒接触时，会产生化学反应，生成影响复合材料性能质量的不良化合物。若采用较低的金属液熔化温度，可大大减少不良化合物的产生，但在渗金属过程中，由于模具与压头接触高温的金属液时，会大量吸收金属液的热量，造成与外套模等相接触的金属液迅速凝固，凝固的金属对压头产生一定的支撑力，大大降低了压头对金属液施加的压强。由于在金属液降温过程中，模具芯部的温度比外部的要高，持续降低的压强阻碍金属液对芯部增强体颗粒间隙中的浸渗效果，造成复合材料各部分的致密度存在较大差异，特别是芯部复合材料，由于金属液渗透的压力不足，降温过程中极易产生缩松、气孔等缺陷，严重影响产品的性能质量。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种热等静压制备金属基陶瓷复合材料的制造工艺，从而通过保压可有效的实现了对压铸时材料可能产生的气孔等缺陷的控制，提高了金属液在增强体间隙中的渗透率，制备的复合材料致密性高，气孔率低，产品的质量和性能大大提高。

本发明所采用的技术方案如下：

一种热等静压制备金属基陶瓷复合材料的制造工艺，包括产品成形模具、内套模和外套模，

内套模的底部配合安装有内套模底板，

外套模的底部设置有可上下移动的外套模底板；

具体工艺步骤如下：

第一步：将若干种粒径不同的陶瓷增强体粉末混合并充分搅拌，配制出待装填的粉料；

第二步：将构成产品成形模具的所有零件拆分，每个零件表面均匀地喷涂上脱模剂；

第三步：将第二步中表面已经均匀涂有脱模剂的零件组装成产品成形模具；