[发明专利]一种基于碳化硅复合材料的挤压铸造铝合金浸渗模具及其方法

说明书

本发明公开了一种碳化硅复合材料的挤压铸造铝合金浸渗模具及其方法，包括动模仁、定模仁和浇口套，其特征在于，所述的动模仁和定模仁分别各设置有三根加热棒，铝液从浇口套的料柄经过流道缓缓进入型腔，充型完毕时，速度切换为压力，冲头持续加压，直至产品凝固；该碳化硅复合材料的挤压铸造铝合金浸渗模具及其方法制备的铝基碳化硅充型良好，无疏松气孔、成品率高，生产成本较低、稳定性好、强度高。

技术领域

本发明涉及模具技术领域，具体涉及一种碳化硅复合材料的挤压铸造铝合金浸渗模具及其方法。

背景技术

碳化硅纤维是典型的以碳和硅为主要成分的陶瓷纤维，在形态上有晶须和连续纤维两种。作为先进复合材料最重要的增强材料之一，它具有高温耐氧化性、高硬度、高强度、高热稳定性、耐腐蚀性和密度小等优点。故而在航空航天、军工武器装备等高科技领域备受关注。正因为碳化硅的高硬度、高强度的特性，导致纯碳化硅非常脆，需要将融化的铝液压入有微孔的碳化硅预制体内，结合陶瓷的低热膨胀系数、铝合金的热导率及粘合度，性能超过钨铜，价格远低于钨铜，并且可以做成钨铜无法成形的大尺寸制件和异形件。

目前国内制备铝基复合碳化硅主要有粉末冶金、压力浸渗、液态搅拌铸造法等。

国内最早用来制造铝基复合碳化硅的方法是粉末冶金，可将增强物颗粒与铝合金粉按任意比例混合，而且混合均匀性好，不会出现估计要换和集聚，制备的机械性能较高。但粉末冶金法污染高，制造工艺及装备复杂，生产成本高，逐步被淘汰。

国内的压力浸渗设备主要改装自低压铸造设备，这种改装，屏蔽了低压铸造设备的所有优点，并且还忽视了低压铸造设备完全不适用于高温模具制造的事实，致使工作稳定性很差(预制件中的气体不易在凝固前排出而造成气孔与疏松)、变形、炸型、漏铝缺陷的发生。

国内用于工业化规模生产铝基复合碳化硅的方法最主要是液态搅拌铸造法，将SiC颗粒增强物直接加入到熔融的铝合金中，通过一定方式的搅拌使颗粒均匀地分散在基体熔体中，复合后的熔体可浇铸成锭坯、铸件等使用。工艺简单、生产效果较高、制造成本低。但也存在稳定性较差、强度较低等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种碳化硅复合材料的挤压铸造铝合金浸渗模具及其方法，其制备的铝基碳化硅充型良好，无疏松气孔、成品率高，生产成本较低、稳定性好、强度高。

本发明所要解决的上述技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种碳化硅复合材料的挤压铸造铝合金浸渗模具及其方法，包括动模仁、定模仁和浇口套，其特征在于，所述的动模仁和定模仁分别各设置有三根加热棒，铝液从浇口套的料柄经过流道缓缓进入型腔，充型完毕时，速度切换为压力，冲头持续加压，直至产品凝固。

优选地，碳化硅预制体的孔隙率为10％，碳化硅预制体四周各留1mm余量。填充时铝液即可将碳化硅预制体包裹起来，以便达到浸渗效果。

优选地，模具工作温度为420-430℃；碳化硅预制体需要放进烘箱烘烤至900℃，1小时以上才能使用；铝液工作温度为730-740℃。保证了良好的浸渗效果。

优选地，铝基碳化硅铸造完成后，从模具中取出，在10-15秒内放入保温炉，保温炉设置500℃，每小时降100℃，直至100℃放置室温冷却。保证了产品不变形、不裂开。

有益效果：采用本发明所述的结构后,在低速充型及高压补缩的双重作用下，铝基碳化硅充型良好，无疏松气孔、成品率高，生产成本较低；铝合金液压入碳化硅预制体中，形成SiC铝基体复合材料，稳定性好、密度仅为钢的1/3，强度比纯铝和中碳钢高，具有高韧性、高塑性、高模量、高硬度、高耐磨性的优点。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式