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淺談新型材料的鑄造成形
發(fā)布時(shí)間：2018/6/21 14:30:41
信息來(lái)源：本站編輯
閱讀次數(shù)：3270次
1．液態(tài)金屬／陶瓷顆粒攪拌鑄造成形
通過(guò)機(jī)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(fù)合材料，陶瓷顆粒尺寸可小到10μm，增強(qiáng)相的體積分?jǐn)?shù)可達(dá)25％。
2．熔體浸滲鑄造法
熔體浸滲工藝包括壓力浸滲和無(wú)壓浸滲。前者是利用機(jī)械裝置或惰性氣體作為壓力媒體將金屬熔體浸漬滲透進(jìn)多孔的陶瓷預(yù)制塊中，可制備體積分級(jí)高達(dá)50％的復(fù)合材料，此方法已被廣泛應(yīng)用。后者是在氮?dú)鈿夥障虏恍枋┘尤魏螇毫辖鹑垠w就能良好地浸透陶瓷粉末預(yù)制塊中，可制備體積分?jǐn)?shù)高達(dá)55％的復(fù)合材料。
3. 擠壓鑄造法
此方法先從機(jī)械攪拌法制備復(fù)合漿料，然后將液態(tài)復(fù)合漿料倒入擠壓模（需預(yù)熱）內(nèi)，起動(dòng)液壓機(jī)，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(dòng)，一邊加入陶瓷顆粒，實(shí)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(jìn)行熔體浸滲。該方法可在極短的時(shí)間里（數(shù)十秒）實(shí)現(xiàn)顆粒的均勻分布。
5．流變鑄造法
此法是對(duì)處于固液兩相區(qū)的熔體施加強(qiáng)烈的攪動(dòng)形成低粘度的半固態(tài)漿液，同時(shí)引入陶瓷顆粒，利用半固態(tài)漿液的觸變特性分散增強(qiáng)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(qiáng)陶瓷顆粒不是外加的，而是在制備過(guò)程中通過(guò)化學(xué)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(xué)反應(yīng)，生成一種或幾種陶瓷增強(qiáng)顆粒，然后通過(guò)鑄造成形獲得由原位顆粒增強(qiáng)的金屬基復(fù)合材料。
金屬基復(fù)合材料的制備工藝目前尚處于研究開(kāi)發(fā)中，在上述各種方法中，最具產(chǎn)業(yè)化前景的是機(jī)械攪拌鑄造法。因?yàn)槠涔に嚭?jiǎn)單、成本低，對(duì)熔體及增強(qiáng)顆粒的種類(lèi)幾乎沒(méi)有限制，具有廣泛的適應(yīng)性。但要真正實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)還需解決以下幾個(gè)問(wèn)題：顆粒微觀分布的均勻性；金屬基體與增強(qiáng)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(guò)機(jī)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(fù)合材料，陶瓷顆粒尺寸可小到10μm，增強(qiáng)相的體積分?jǐn)?shù)可達(dá)25％。
2．熔體浸滲鑄造法
熔體浸滲工藝包括壓力浸滲和無(wú)壓浸滲。前者是利用機(jī)械裝置或惰性氣體作為壓力媒體將金屬熔體浸漬滲透進(jìn)多孔的陶瓷預(yù)制塊中，可制備體積分級(jí)高達(dá)50％的復(fù)合材料，此方法已被廣泛應(yīng)用。后者是在氮?dú)鈿夥障虏恍枋┘尤魏螇毫辖鹑垠w就能良好地浸透陶瓷粉末預(yù)制塊中，可制備體積分?jǐn)?shù)高達(dá)55％的復(fù)合材料。
3. 擠壓鑄造法
此方法先從機(jī)械攪拌法制備復(fù)合漿料，然后將液態(tài)復(fù)合漿料倒入擠壓模（需預(yù)熱）內(nèi)，起動(dòng)液壓機(jī)，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(dòng)，一邊加入陶瓷顆粒，實(shí)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(jìn)行熔體浸滲。該方法可在極短的時(shí)間里（數(shù)十秒）實(shí)現(xiàn)顆粒的均勻分布。
5．流變鑄造法
此法是對(duì)處于固液兩相區(qū)的熔體施加強(qiáng)烈的攪動(dòng)形成低粘度的半固態(tài)漿液，同時(shí)引入陶瓷顆粒，利用半固態(tài)漿液的觸變特性分散增強(qiáng)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(qiáng)陶瓷顆粒不是外加的，而是在制備過(guò)程中通過(guò)化學(xué)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(xué)反應(yīng)，生成一種或幾種陶瓷增強(qiáng)顆粒，然后通過(guò)鑄造成形獲得由原位顆粒增強(qiáng)的金屬基復(fù)合材料。
金屬基復(fù)合材料的制備工藝目前尚處于研究開(kāi)發(fā)中，在上述各種方法中，最具產(chǎn)業(yè)化前景的是機(jī)械攪拌鑄造法。因?yàn)槠涔に嚭?jiǎn)單、成本低，對(duì)熔體及增強(qiáng)顆粒的種類(lèi)幾乎沒(méi)有限制，具有廣泛的適應(yīng)性。但要真正實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)還需解決以下幾個(gè)問(wèn)題：顆粒微觀分布的均勻性；金屬基體與增強(qiáng)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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