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行業(yè)新聞
淺談新型材料的鑄造成形
發(fā)布時間：2018/6/21 14:30:41
信息來源：本站編輯
閱讀次數(shù)：4466次
1．液態(tài)金屬／陶瓷顆粒攪拌鑄造成形
通過機械攪拌在液態(tài)金屬中產(chǎn)生渦流從而引入陶瓷顆粒并使其分布均勻。采用這種方法制造鋁基復合材料，陶瓷顆粒尺寸可小到10μm，增強相的體積分數(shù)可達25％。
2．熔體浸滲鑄造法
熔體浸滲工藝包括壓力浸滲和無壓浸滲。前者是利用機械裝置或惰性氣體作為壓力媒體將金屬熔體浸漬滲透進多孔的陶瓷預(yù)制塊中，可制備體積分級高達50％的復合材料，此方法已被廣泛應(yīng)用。后者是在氮氣氣氛下不需施加任何壓力合金熔體就能良好地浸透陶瓷粉末預(yù)制塊中，可制備體積分數(shù)高達55％的復合材料。
3. 擠壓鑄造法
此方法先從機械攪拌法制備復合漿料，然后將液態(tài)復合漿料倒入擠壓模（需預(yù)熱）內(nèi)，起動液壓機，使液態(tài)漿料在一定的比壓下凝固成形。
4. 高能超聲法
該方法是在金屬熔化后，一邊利用超聲發(fā)生裝置（多用磁致伸縮換能器）施加超聲振動，一邊加入陶瓷顆粒，實現(xiàn)均勻混合以后澆注成形。也可將陶瓷顆粒制成預(yù)制件，澆入液體金屬后，施加超聲進行熔體浸滲。該方法可在極短的時間里（數(shù)十秒）實現(xiàn)顆粒的均勻分布。
5．流變鑄造法
此法是對處于固液兩相區(qū)的熔體施加強烈的攪動形成低粘度的半固態(tài)漿液，同時引入陶瓷顆粒，利用半固態(tài)漿液的觸變特性分散增強相，在一定壓力下充型凝固成形。此工藝是一種兩相工藝，局限于大結(jié)晶范圍的合金。
6．原位反應(yīng)鑄造法
這是最近發(fā)展的一種嶄新方法。它與上述五種方法的根本區(qū)別在于：增強陶瓷顆粒不是外加的，而是在制備過程中通過化學反應(yīng)在原位生成。其基本原理是：在一定的液態(tài)合金中，利用合金液的高溫，使合金液中的合金元素之間或合金元素與化合物之間發(fā)生化學反應(yīng)，生成一種或幾種陶瓷增強顆粒，然后通過鑄造成形獲得由原位顆粒增強的金屬基復合材料。
金屬基復合材料的制備工藝目前尚處于研究開發(fā)中，在上述各種方法中，最具產(chǎn)業(yè)化前景的是機械攪拌鑄造法。因為其工藝簡單、成本低，對熔體及增強顆粒的種類幾乎沒有限制，具有廣泛的適應(yīng)性。但要真正實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)還需解決以下幾個問題：顆粒微觀分布的均勻性；金屬基體與增強顆粒之間的界面反應(yīng)與控制；組織與性能和穩(wěn)定性等。
通過機械攪拌在液態(tài)金屬中產(chǎn)生渦流從而引入陶瓷顆粒并使其分布均勻。采用這種方法制造鋁基復合材料，陶瓷顆粒尺寸可小到10μm，增強相的體積分數(shù)可達25％。
2．熔體浸滲鑄造法
熔體浸滲工藝包括壓力浸滲和無壓浸滲。前者是利用機械裝置或惰性氣體作為壓力媒體將金屬熔體浸漬滲透進多孔的陶瓷預(yù)制塊中，可制備體積分級高達50％的復合材料，此方法已被廣泛應(yīng)用。后者是在氮氣氣氛下不需施加任何壓力合金熔體就能良好地浸透陶瓷粉末預(yù)制塊中，可制備體積分數(shù)高達55％的復合材料。
3. 擠壓鑄造法
此方法先從機械攪拌法制備復合漿料，然后將液態(tài)復合漿料倒入擠壓模（需預(yù)熱）內(nèi)，起動液壓機，使液態(tài)漿料在一定的比壓下凝固成形。
4. 高能超聲法
該方法是在金屬熔化后，一邊利用超聲發(fā)生裝置（多用磁致伸縮換能器）施加超聲振動，一邊加入陶瓷顆粒，實現(xiàn)均勻混合以后澆注成形。也可將陶瓷顆粒制成預(yù)制件，澆入液體金屬后，施加超聲進行熔體浸滲。該方法可在極短的時間里（數(shù)十秒）實現(xiàn)顆粒的均勻分布。
5．流變鑄造法
此法是對處于固液兩相區(qū)的熔體施加強烈的攪動形成低粘度的半固態(tài)漿液，同時引入陶瓷顆粒，利用半固態(tài)漿液的觸變特性分散增強相，在一定壓力下充型凝固成形。此工藝是一種兩相工藝，局限于大結(jié)晶范圍的合金。
6．原位反應(yīng)鑄造法
這是最近發(fā)展的一種嶄新方法。它與上述五種方法的根本區(qū)別在于：增強陶瓷顆粒不是外加的，而是在制備過程中通過化學反應(yīng)在原位生成。其基本原理是：在一定的液態(tài)合金中，利用合金液的高溫，使合金液中的合金元素之間或合金元素與化合物之間發(fā)生化學反應(yīng)，生成一種或幾種陶瓷增強顆粒，然后通過鑄造成形獲得由原位顆粒增強的金屬基復合材料。
金屬基復合材料的制備工藝目前尚處于研究開發(fā)中，在上述各種方法中，最具產(chǎn)業(yè)化前景的是機械攪拌鑄造法。因為其工藝簡單、成本低，對熔體及增強顆粒的種類幾乎沒有限制，具有廣泛的適應(yīng)性。但要真正實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)還需解決以下幾個問題：顆粒微觀分布的均勻性；金屬基體與增強顆粒之間的界面反應(yīng)與控制；組織與性能和穩(wěn)定性等。
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