[发明专利]基于半固态往复式挤压制备金属基复合材料的装置及方法

说明书

基于半固态往复式挤压制备金属基复合材料的装置及方法，它涉及金属基复合材料制造领域，以解决现有利用金属废屑制备金属基复合材料的方法增强相分散不均匀和增强相与金属基体界面结合差的问题。本发明包括上固定垫片、下固定垫片、电阻炉、缩颈体、上挤压伸缩头、下挤压伸缩头和挤压筒；各设有通孔的上固定垫片和下固定垫片分别设置在电阻炉的上下两侧，下固定垫片固定在液压挤压机的工作台上，挤压筒设置在电阻炉的内部，与上固定垫片上的通孔配合的上挤压伸缩头和与下固定垫片上的通孔配合的下挤压伸缩头分别与挤压筒的内壁配合并能上下移动。本发明适用于金属基复合材料的制备。

技术领域

本发明具体涉及基于半固态往复式挤压制备金属基复合材料的装置及方法。

背景技术

近年来，受冶金工业、交通运输、国防军工和日常生活等方面对镁合金及铝合金的需求的影响必然会带动镁合金与铝合金回收技术的研究与发展，由于镁和铝属活泼金属，采用粉末冶金、回炉熔炼等手段回收再生利用有难度、回收率低且成本高，因此迫切需要选择合适的镁、铝合金废料回收方法。同时，科学技术的突飞猛进对材料性能提出越来越高、越来越多的要求。科学人员按照零部件的功能要求，通过在金属材料中加入综合性能良好的增强相，制得具优异抗拉强度、屈服强度和延伸率等性能的金属基复合材料。如在“固相回收颗粒增强镁基复合材料SiCp-ZK60制备及性能研究”的论文中，通过将ZK60镁合金屑和SiC颗粒进行混合、冷压及热挤制得一次挤压SiCp-ZK60镁基复合材料，该复合材料的室温抗拉强度和屈服强度在SiCp颗粒尺寸为30μm时达到峰值，较之铸态ZK60镁合金分别提高10.0％和25.2％。

综上，现有的多种制备金属基复合材料的方法中，由于增强相之间团聚缠绕，造成增强相分散不均匀且增强相和基体之间结合强度弱的问题，因此如何提高增强相在金属基体中分散均匀程度已成为制备性能金属基复合材料的主要研究方向。

发明内容

本发明为了解决现有利用金属废屑制备金属基复合材料的方法增强相分散不均匀和增强相与金属基体界面结合差的问题，而提供基于半固态往复式挤压制备金属基复合材料的装置及方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

方案一：基于半固态往复式挤压制备金属基复合材料的装置包括上固定垫片、下固定垫片、电阻炉、缩颈体、上挤压伸缩头、下挤压伸缩头和挤压筒；

各设有通孔的上固定垫片和下固定垫片分别设置在电阻炉的上下两侧，下固定垫片固定在液压挤压机的工作台上，挤压筒设置在电阻炉的内部，具有通孔的缩颈体设置在挤压筒内将挤压筒的内腔分成上挤压腔和下挤压腔，与上固定垫片上的通孔配合的上挤压伸缩头和与下固定垫片上的通孔配合的下挤压伸缩头分别与挤压筒的内壁配合并能上下移动，挤压筒上设有温度传感器。

方案二：基于半固态往复式挤压制备金属基复合材料的方法，它包括以下步骤：

一、将纯净的金属屑与增强相放入到混料机中机械混合；

二、将混合后的金属屑和增强相冷压成预制坯料；

三、将预制坯料放入到所述上挤压腔中，进行加热，加热到金属基体的半固态温度区间，保温一段时间；

四、对加热保温后的预制坯料进行半固态挤压；

通过液压挤压机驱动上挤压伸缩头使上挤压伸缩头向下移动，使预制坯料通过缩颈体上的通孔进入到下挤压腔中，再通过液压挤压机驱动下挤压伸缩头，使预制坯料通过缩颈体上的通孔进入到上挤压腔中，至此完成一次挤压；

五、至少重复步骤四两次；

六、停止加热，取出半固态金属基复合材料，进行空气冷却或水冷。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：