[发明专利]一种金属基复合材料成型系统及成型方法

说明书

一种金属基复合材料成型系统及成型方法，属于材料成型技术领域。本发明解决了现有技术实际生产出的金属基复合材料整体质量相对较差、金属材料的融合程度也不高的问题。第一高炉与分层浇筑平台之间通过第一引流管道连接，粉材喷洒设备布置在分层浇筑平台的上方，用于在分层浇筑过程中将增强材料定向喷洒在半凝固状态下的金属熔体表面，分层浇筑平台与锻造平台之间通过第一传送装置连接，锻造平台与第二高炉之间通过第二传送装置连接，第二高炉与注模成型平台之间通过第二引流管道连接，加热设备与锻造平台之间以及拉伸设备与锻造平台之间分别通过第三传送装置及第四传送装置连接。

技术领域

本发明涉及一种金属基复合材料成型系统及成型方法，属于材料成型技术领域。

背景技术

金属基复合材料(MMC)，是以金属及其合金为基体，与一种或几种金属或非金属增强相人工结合成的复合材料；其增强材料大多为无机非金属，如陶瓷、碳、石墨及硼等, 也可以用金属丝；它与聚合物基复合材料、陶瓷基复合材料以及碳/碳复合材料一起构成现代复合材料体系，其特点在力学方面为横向及剪切强度较高，韧性及疲劳等综合力学性能较好，同时还具有导热、导电、耐磨、热膨胀系数小、阻尼性好、不吸湿、不老化和无污染等优点；金属基复合材料按增强体的类别来分类，如纤维增强(包括连续和短切)、晶须增强和颗粒增强等，按金属或合金基体的不同，金属基复合材料可分为铝基、镁基、铜基、钛基、高温合金基、金属间化合物基以及难熔金属基复合材料等。

很多金属基复合材料都是由几种金属材料复合加工而成的，最为常用的复合方式就是直接将增强材料直接加注至金属熔体中，从而使两种或多种金属物质进行融合，最终通过注模的方式形成金属基复合棒材或板材，这种加工方式虽然简单快捷，但实际生产出的金属基复合材料其整体质量相对较差，金属材料的融合程度也不高，材料在后续使用的过程中其整体的综合性能也达不到设计要求。

发明内容

本发明是为了解决上述技术问题，进而提供了一种金属基复合材料成型系统及成型方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种金属基复合材料成型系统，它包括第一高炉、粉材喷洒设备、分层浇筑平台、锻造平台、加热设备、拉伸设备、第二高炉以及注模成型平台，其中，第一高炉与分层浇筑平台之间通过第一引流管道连接，粉材喷洒设备布置在分层浇筑平台的上方，用于在分层浇筑过程中将增强材料定向喷洒在半凝固状态下的金属熔体表面，分层浇筑平台与锻造平台之间通过第一传送装置连接，锻造平台与第二高炉之间通过第二传送装置连接，第二高炉与注模成型平台之间通过第二引流管道连接，加热设备与锻造平台之间以及拉伸设备与锻造平台之间分别通过第三传送装置及第四传送装置连接。

进一步地，锻造平台包括锻造设备和压延设备。

进一步地，所述第三传送装置及所述第四传送装置均为机械手。

一种采用上述成型系统的成型方法，它包括如下步骤：

步骤一、将金属基材利用第一高炉进行熔化，使其形成金属流体，然后将金属流体通过第一引流管道引流至分层浇筑平台中的分层浇筑模具中，金属流体分多层进行浇筑，每浇筑一层后，待该层金属流体呈半凝固状态后，利用粉材喷洒设备喷洒一层增强材料；

步骤二、待浇筑完成后，复合材料凝固形成待加工件，将待加工件传送至锻造平台，然后移动到加热设备中进行再加热，直至待加工件达到锻造条件后，将待加工件传送至锻造平台，进行锻造加工；

步骤三、在锻造加工完成后，再利用拉伸设备对锻造后的待加工件进行拉伸处理；

步骤四、待加工件进行反复加热、锻造及拉伸加工后，传送至第二高炉中进行加热，至待加工件呈半流体状态后停止加热；

步骤五、将半流体状态的复合材料引流至注模成型平台中，进行注模成型。

进一步地，步骤一中在对金属流体进行分层浇筑时，所浇筑的层数范围为3-5层。