[发明专利]电磁场离心铸造金属基复合材料工艺

说明书

本发明涉及金属基复合材料的制备工艺特别是离心铸造金属基复合材料的工艺。

用铸造方法制备金属基复合材料已有多种不同的工艺，如压块重熔法、熔体超声搅拌法、压铸法、液体漩涡法及复合铸造法，这些方法中为使复合组元均匀分布，多采用机械搅拌来搅动熔体。对筒状复合材料体则采用离心铸造工艺制备根据对工件表层的特殊要求，如耐磨性或耐蚀性外层性能或内层性能来选择不同的复合组元。在一般离心铸造装置上，将复合料浆注入旋转的离心铸型中，经离心凝固后，获得内壁或外壁富集复合组元的复合圆筒铸件，在离心铸造中无机械搅动，靠铸型高速旋转产生的离心力和复合组元与基体熔体间密度差而构成的离心力大之不同形成径向层状分布，来获得不同内外组成的简状材料，此种方法可以减少昂贵的复合组元材料的消耗，但存在基材组织粗大，合金元素显微偏析等问题，从而降低了材料力学性能，使最终的复合材料性能受到损伤。

本发明的目的是提供一种离心铸造金属基复合材料的工艺，使得在保证复合材料造价低的同时，材料的力学性能大大提高。

本发明所提供的金属基复合材料的制造工艺适合于熔化状态具有导磁性的复合材料如Al、Mg、Ti、Fe、Ni基等。包括有金属基材料与复合材料的复合，桨料注入旋转铸型及凝固结晶等步骤，其特征在于：在浆料注入旋转铸型同时，或半凝固状态下，加外磁场，磁场垂直穿过铸型，场强在500～5000高斯范围内，离心机的转速在10～3000转/分之间，铸型温度保持在200～300℃。本发明由于依靠电磁力与离心力的综合作用，改善了单纯离心铸造时金属与合金材料粗大的结晶组织，使复合材料基材组织高度细化，同时增加了复合组元与基材结合及复合组元分布的均匀性和浸润性，从而全面提高了金属基复合材料基材的复合件强度与使用性能。下面通过实施例详细叙述本发明。

附图1为SiC纤维、W芯SiC纤维与Al的复合形貌图。

实施例1：

将多股复合SiC纤维与W芯SiC纤维予先编织成网状，置入型腔，Al熔化后倒入型腔浇注口，离心机转速1500转/分，同时加磁场，场强为0.3T，铸型温度保持在200℃，图1为其复合形貌。

实施例2：

将含有Al₂O₃颗粒的Al熔体倒入型腔浇注口，离心机转速为2000转/分，磁场强度为2000高斯，铸型温度为200℃。

实施例3：

将Al熔化后再加Al包Ni颗粒，熔混后倒入型腔，离心机转速为2500转/分，磁场强为0.4T，铸塑温度为200℃。