[实用新型]一种多金属熔体耦合制备金属基复合材料铸件的装置

说明书

本实用新型涉及一种多金属熔体耦合制备金属基复合材料铸件的装置，属于金属复合材料加工领域。该装置主要由上模具、下模具、浇包和模具加热器构成；上模具设置有凸头，下模具设置有凹槽，上模具与下模具闭合后形成模具的型腔；模具加热器设置于上、下模具的外周，或镶嵌在模具中。采用该装置进行多金属熔体耦合低成本制备金属基复合材料铸件时，熔体之间的耦合层属冶金结合，界面结合良好，组织致密，缺陷少，制备的复合材料铸件综合性能好。采用本实用新型装置的铸造工艺简单，流程少，成本低。

技术领域

本实用新型涉及一种多金属熔体耦合低成本制备金属基复合材料铸件的装置，属于金属复合材料加工领域。

背景技术

随着科技迅猛发展，传统金属材料已渐渐不能满足实际需求，而金属基复合材料由于具有比强度、比模量高，耐磨性、耐疲劳性、高导热性和低热膨胀系数的特点，受到国内外的广泛关注，成为了国内外高新技术领域的重要研究方向之一。

但是随着宇航、航空、先进动力、汽车等高技术领域的飞速发展，单一均质的金属基复合材料部件也难以满足这些领域对材料提出的越来越苛刻的要求，兼具各种功能的金属基复合材料及其部件的需求尤为迫切，其非均质的特性在特定环境下相比均质复合材料具有非常优异的性能，可以发挥不同金属或金属基复合材料的优点，又能克服各自的弱点，越来越展现出良好的应用前景和发展潜力。

但是目前兼具各种功能的金属基复合材料及其部件的制备方法还远未达到实用化，其制备方法也往往是通过大量均质材料进行复合而成，功能层之间的界面结合差、缺陷多仍然是一个难以克服的问题，造成金属基复合材料部件未达到应有的性能，而且制备流程很长，生产成本高也直接制约着其推广应用，因此如何高效低成本制备兼具各种功能的金属基复合材料部件成为研究重点。

实用新型内容

为了克服上述技术存在的缺点和问题，本实用新型提供一种多金属熔体耦合低成本制备金属基复合材料铸件的装置。

一种多金属熔体耦合低成本制备金属基复合材料铸件的装置，该装置主要由上模具、下模具、浇包和模具加热器构成；上模具设置有凸头，下模具设置有凹槽，上模具与下模具闭合后形成模具的型腔；模具加热器设置于上、下模具的外周，或镶嵌在模具中，对模具进行加热。

该装置中，所述的浇包个数为2个(含2个)以上，用于盛装不同的熔体；浇包为可移动式，使用时位于下模具凹槽的上方两侧，使用后移开。

上模具的凸头与下模具的凹槽之间形成间隙配合，间隙很小，大约2-10微米，上模具的凸头可以移动进入下模具的凹槽中，对模具中的合金熔体进行加压；加压的压力为5-200MPa。

采用上述装置进行多金属熔体耦合低成本制备金属基复合材料铸件的方法，该方法包括以下步骤：

(1)铸造前，开启模具加热器，将上、下模具预热到预定温度；同时对两个以上浇包中的不同熔体进行精炼和熔体处理，等待浇铸；

(2)铸造时，根据铸件不同部位的功能需求，确定浇入熔体的先后顺序；依次浇入熔体，待前一种熔体浇入后冷却到半固态温度区间时，再浇入后一种熔体，依次类推；待最后一种熔体浇注完毕后，将上、下模具合模，通过上模具对模具中的熔体进行加压和保压，使熔体在压力下进行充分充填并凝固，获得形状完整组织致密的具有多种功能的复合材料铸件；

(3)铸造结束时，打开模具，将铸件从型腔中脱出，然后清理模具，喷涂脱模剂，重复上述流程，进入下一次铸造。

该方法步骤(1)中，浇包中的熔体为具有不同功能的熔体；浇包中的熔体可为金属熔体，也可为金属基复合材料熔体；浇包中的熔体状态可为液态熔体，也可为半固态熔体。所述的半固态熔体为采用半固态加工技术制备的半固态金属熔体或半固态金属基复合材料熔体。

该方法步骤(2)中，只有待前一种熔体浇入后冷却到半固态温度区间时，才能浇入后一种熔体。