金属基复合材料（精品PPT）.ppt

* 压铸成型是指在压力作用下将液态或半液态金属基复合材料或金属以一定速度充填压铸模型腔或增强材料预制体的孔隙中，在压力下快速凝固成型而制备金属基复合材料的工艺方法。 压铸成型法 压铸成型法的具体工艺 将包含有增强材料的金属熔体倒入预热摸具中后，迅速加压，压力约为70-100MPa，使液态金属基复合材料在压力下凝固。 复合材料完全固化后顶出，制得所需形状及尺寸的复合材料的坯料或压铸件。 * 压铸工艺中，影响金属基复合材料性能的工艺因素主要有四个：①熔融金属的温度、 ②模具预热温度、 ③使用的最大压力、 ④加压速度。 在采用预制增强材料块时，为了获得无孔隙的复合材料，一般压力不低于50MPa，加压速度以使预制件不变形为宜，一般为1-3cm/s。 对于铝基复合材料，熔融金属温度一般为700-800℃，预制件和模具预热温度一般可控制在500-800℃，并可相互补偿，如前者高些，后者可以低些，反之亦然。 采用压铸法生产的铝基复合材料的零部件，其组织细化、无气孔，可以获得比一般金属模铸件性能优良的压铸件。 与其他金属基复合材料制备方法相比，压铸工艺设备简单，成本低，材料的质量高且稳定，易于工业化生产。 压铸成型法的特点 * 采用铸造的方法使两种熔点不同的液态金属先后熔铸在一起或一种液态金属与一种固态金属凝铸在一起。 现代液-固相复合技术以液态金属快速非平衡凝固和半固态直接塑性成型为特征，控制异种材料复杂界面反应的方向和限度，保证复合界面良好结合、复合材料的高质量和复合工艺的高效率。 熔铸复合法 * 电磁控制连铸工艺原理 * 采用搅拌法制备金属基复合材料时，常常会由于强烈搅拌将气体或表面金属氧化物卷入金属熔体中；同时当颗粒与金属基体湿润性差时，颗粒难以与金属基体复合，而且颗粒在金属基体中由于比重关系而难以得到均匀分布，影响复合材料性能。 半固态复合铸造主要是针对搅拌法的缺点而提出的改进工艺。这种方法是将颗粒加入处于半固态的金属基体中，通过搅拌使颗粒在金属基体中均匀分布，并取得良好的界面结合，然后浇注成型或将半固态复合材料注入模具中进行压铸成型。 半固态复合铸造 * 　①是将金属熔体的温度控制在液相线与固相线之间，通过搅拌使部分树枝状结晶体破碎成固相颗粒，熔体中的固相颗粒是一种非枝晶结构，可以防止半固态熔体粘度的增加。 ②当加入预热后的增强颗粒时，因熔体中含有一定量的固相金属颗粒，在搅拌中增强颗粒受阻而滞留在半固态金属熔体中，增强颗粒不会结集和偏聚而得到一定的分散。 　③强烈的搅拌作用促进增强颗粒与金属熔体的接触、润湿。 ④浇注时金属基复合材料是处于半固态，直接浇注成型或压铸成型所得的铸件几乎没有缩孔或孔洞，组织细化和致密。 ⑤半固态复合铸造主要应用于颗粒增强金属基复合材料。短纤维、晶须在加入时容易结团或缠结在一起，虽经搅拌也不易分散均匀。 半固态复合铸造的特点 * 　　① 半固态复合铸造工艺中，金属基体熔体的温度应使熔体达到30%-50%固态； 　　② 搅拌速度应不产生湍流以防止空气裹入，并使熔体中枝晶破碎形成固态颗粒，降低熔体的粘度，从而有利于增强颗粒的加入。 主要控制工艺参数 * 通过纤维或纤维预制件浸渍熔融态金属而制成金属基复合材料的方法。 工艺效率较高、成本较低，适用于制成板材、线材和棒材等。 加工时，可以抽真空，利用渗透压迫使熔融金属浸透到纤维的间隙中，也可以在熔融的金属一侧用惰性气体或外载荷施加压力的方法实现渗透。 熔融金属浸渗法 * 　①将增强材料制成预制体，置于氧化铝容器内。 　②将基体金属坯料置于可渗透的增强材料预制体的上部或下部。 ③氧化铝容器、预制体和基体金属坯料均装入可通入流动氮气的加热炉中。 　④通过加热，基体金属熔化，并自发渗透进入网络状增强材料预制体中。 浸渗法的工艺过程 * 无压渗透工艺能明显降低金属基复合材料的制造成本，复合材料的刚度显著高于基体金属，但强度较低。 例如以55-60%Al2O3或SiC预制成零件的形状，放入同样形状的刚玉陶瓷槽内，将含有3%-10%Mg的铝合金（基体）坯料放置在增强材料预制体上，在流动的氮气气氛下，加热至800-1000℃，铝合金熔化并自发渗入预制体内。 由于氮气与铝合金发生反应，在金属基复合材料的显微组织中还有AlN。控制氮气流量、温度以及渗透速度，可以控制AIN的生成量。AlN在铝基复合材料中起到提高复合材料刚度，降低热膨胀系数的作用。 　采用这种方法制备的Al2O3/Al的刚度是铝合金基体的两倍，而SiC/Al的刚度也达到钢的水平，但强度水平较低。 无压浸渗法 * 加压熔浸装置 * 纤维束连续熔浸装置及制品种类 * 将基体金属在坩埚中熔化后，在压力作用下通过喷咀送入雾化器，在高速惰性气体射