[发明专利]一种双连续相复合板材连续铸轧成形方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料连续成形技术。

背景技术

随着现代科学技术的发展，人们对材料的性能的要求越来越高。两种或两种以上的材料经过复合工艺而制备成的复合材料，因为可以在各种材料性能上取长补短，综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求，成为未来材料方向发展的必然趋势。金属基陶瓷复合材料就是一种既具有陶瓷的高强度、耐高温、抗氧化特性，又具有金属的塑性和抗冲击性能的高性能复合材料，在航空航天材料、耐高温结构材料、防护材料上有着广泛的应用。

金属基双连续相复合材料是指多孔陶瓷增强体在三维空间内连通，金属基体在三维空间内也呈连通，增强体和基体相互缠绕的复合材料。金属基体在三维方向伤感相互连通，使得复合材料在受到外力时可以利用内部连通的金属基体高韧性和承载能力，提高材料的使用寿命。另外三维方向相互连通的陶瓷相因为具有较高的硬度和抗塑性变形的能力，可以作为复合材料中的增强相，并且提高材料的高耐磨性、耐热性和耐腐蚀性。

但是现在双连续相复合材料的制备大部分采用的是模具铸压成形，成本较高，成形时间较长，并且还存在金属溶液浸渗不彻底的可能。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种金属溶液浸渗彻底，从而形成复合板材性能好的双连续相复合板材连续铸压成形方法及装置。

本发明所采用的技术方案具体是这样实现的：

一种双连续相复合板材连续铸压成形方法，包括以下步骤：喂料步骤：向金属溶液中喂入已经预制成形的多孔陶瓷板材；

浸渗步骤：金属溶液在压力的作用下以渗流的方式进入多孔陶瓷内部形成双连续相复合材料；

成形步骤：对浸渗步骤成型的复合材料表面进行轧制，并通过冷却在复合材料表面形成一金属板层。

所述压力是利用高压气体压力，压力范围在0.2～1Mpa。

所述金属溶液温度为高于合金液相线温度10～15℃，多孔陶瓷预热温度为高于合金固相线温度20～30℃。

一种连续铸轧成形装置，包括浸渗箱体，在所述浸渗箱体上端设置有板材输送入口和气体入口，在所述浸渗箱体的下端设置有板材输送出口，在所述板材输送出口的两侧分别设置一个轧辊，在所述轧辊内设置有冷却结构。

所述的冷却结构为设置在轧辊表面内部的环形冷却通道，在冷却通道内设置有冷却水。

在所述浸渗箱体的侧面设置有金属溶液的浇注通道。

本发明通过对金属溶液表面施加压力，从而强化和提高了金属溶液的渗透能力，并通过冷却与轧制，不仅可以进一步的提高板材的表面性能，还能通过冷却作用使得金属溶液在复合材料的表面形成了一层金属板，提高了材料表面韧性和方便了材料的机加工。

而且本发明结构简单，操作容易，可以很容易就实现大规模生产,所成形的复合材料中金属溶液可以充分浸渗。配置了冷却装置，可以使多孔陶瓷内的金属溶液快速冷却，达到复合材料的快速成形。

附图说明

图1是实现本发明成形工艺的一种装置的示意图。

其中：1、高压气体接口，2、金属溶液浇注通道，3、浸渗箱体，4、金属溶液，5、轧辊，6、金属板层，7、双连续相复合材料，8、多孔陶瓷。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明制备SiC-Al双连续相复合材料的具体实施方式做详细的说明，使本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是本发明工艺具体实施装置的示意图。如图1所示，本发明的方法包括以下步骤：

喂料步骤：通过喂料机从浸渗箱体3上部封口喂入已经预制成形的多孔陶瓷板材8。

浸渗步骤：当多孔陶瓷8浸入金属溶液4后，在浸渗箱体3内气体压力的作用下金属溶液4通过渗流的方式进入多孔陶瓷8内部形成双连续相复合材料7。

成形步骤：在浸渗箱体3下方有双轧辊5，轧辊5内有冷却水，双轧辊即是本发明方法中的冷却装置，同时用以轧制作用。金属溶液4在轧辊5表面冷却凝固，凝固壳层随轧辊5运动方向逐渐增厚，在双轧辊5的轧缝位置（双辊距离最近处）凝固的金属板层6与双连续相复合材料7接触，在轧辊5轧制力的作用下，与双连续相复合材料7紧密贴合，也利用轧制作用改善了金属相力学性能。同时双连续相复合材料7在轧辊5的冷却作用下内部的液相金属完全凝固，从而连续输出复合材料板材。