[发明专利]一种多层金属材料复合铸件的异步连续叠注制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多层金属材料复合铸件的异步连续叠注制备方法，属于材料制备技术领域。

背景技术

现代社会中，工程领域对机械零件的要求越来越高，即使是同一零件，其不同部位的性能要求往往截然不同。为满足上述要求，工程中往往采用由多种材料组成的多层复合零件，而铸造法则是制备多层复合零件重要方法之一。目前铸造法制备多层复合铸件时，采用的为不连续浇注方法，即在前一种材料浇注完成后不立即进行后一种材料的浇注，中间存在时间间隔；所制备的复合铸件存在着材料层间的冶金结合差、层间结合强度低等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种多层金属材料复合铸件的异步连续叠注制备方法，采用连续浇注，通过引入过渡液流凝固后形成过渡层，改善了材料层间的冶金结合条件，使多金属材料复合铸件的整体性能得到大为改善和提高，解决了多层材料复合铸件金属层间结合力不强的难题。

本发明采用的技术方案如下：

    一种多层金属材料复合铸件的异步连续叠注制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）先将前一种液态材料A浇注到铸型中，此时浇注液流完全由液态材料A组成；

（2）引入过渡液流：当液态材料A的浇注即将完成时逐步减小其浇注流量、同时在液态材料A的液流中逐步加入后一种液态材料B，并采取措施加大液态材料A与液态材料B的溶合，此时浇注液流为由流量逐步减小的液态材料A和流量逐步增加的液态材料B组成的混合过渡液流，此即所谓的叠浇；

（3）当液态材料A的流量降为零时浇注液流完全由液态材料B组成，此时即开始了后一种液态材料的浇注。

    所述的浇铸液流可以是铸铁、铸钢、各种合金的浇铸液。

所述的多层材料复合铸件中因采用异步连续叠注方法而形成“材料A层＋材料A和材料B组成的过渡层＋材料B层”的构造形式。

本发明使用的异步连续叠浇制备方法，通过在材料层之间形成过渡层，使多层材料复合铸件中材料层之间的冶金结合条件大为改善，从而使多材料复合铸件的整体性能得到大为改善和提高，解决了多层材料复合铸件材料层间结合力不强的难题。

附图说明

图1为异步连续叠注各阶段液流组成示意图。

图2为重力场中采用异步连续叠注法制备多层金属材料复合铸件示意图。

图3为离心力场中采用异步连续叠注法制备多层金属材料复合铸件示意图。

具体实施方式

下列通过具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例

多层金属材料复合铸件的异步连续叠注制备方法包括以下步骤：1、先将前一种液态材料A浇注到铸型中，此时浇注液流完全由液态材料A组成；2、引入过渡液流：当液态材料A的浇注即将完成时逐步减小其浇注流量、同时在液态材料A的液流中逐步加入后一种液态材料B，并采取措施加大液态材料A与液态材料B溶合，此时浇注液流由流量逐步减小的液态材料A和流量逐步增加的液态材料B混合组成，此即所谓的叠浇；3、当液态材料A的流量降为零时浇注液流完全由液态材料B组成，此时即开始了后一种液态材料的浇注，浇注过程中各阶段的液流组成如图1所示。最终在铸件中形成了“材料A层＋材料A和材料B组成的过渡层＋材料B层”的构造。

异步连续叠浇法可在自然重力、外加离心力等力场中实现。图2为在自然重力场下采用异步连续叠浇法制备三层材料复合铸件示意图。如图2（a）所示，首先通过浇道1浇注液态材料A；待液面上升至Ⅰ位置时，从浇道2依次连续注入由流量逐步减小的液态材料A和流量逐步增加的液态材料B混合组成的过渡液流、液态材料B组成的液流；待液面上升至位置Ⅱ时，通过浇道3依次连续注入由流量逐步减小的液态材料B和流量逐步增加的液态材料C混合组成的过渡液流、液态材料C组成的液流直至浇注完成。冷却后即可得到如图2（b）所示的铸件，自下而上依次为材料A层、（A+B）过渡层、材料B层、（B+C）过渡层、材料C层。

图3为在离心力场下采用异步连续叠浇法制备三层材料复合铸件示意图。液流A、过渡液流（A+B）、液流B、过渡液流（B+C）、液流C依次通过浇道注入，在离心力的作用下，形成由材料A区、（A+B）过渡区、材料B区、（B+C）过渡区、材料C区组成的多层复合铸件。