一种高体份颗粒增强金属基复合材料的近净形制备方法

摘要

本发明是一种高体份颗粒增强金属基复合材料的近净形制备方法，其制造步骤如下：配料；制造金属材料型芯；对型芯进行表面热喷涂处理；组装模具、对型芯进行定位；复合材料浸渗制备；将型芯拔出。本发明采用在复合材料中预置可拔出的表面热喷涂金属材料型芯的方式来方便地获得高体份金属基复合材料构件的型腔，从而回避了高体份陶瓷颗粒增强金属基复合材料难加工的技术瓶颈，并且大大降低了高体份颗粒增强金属基复合材料构件的制造成本、提高了产品生产效率。

主权项

一种高体份颗粒增强金属基复合材料的近净形制备方法，以铝硅镁铸造铝合金、纯铝、铸造镁合金、2000系变形铝合金、6000系变形铝合金或7000系变形铝合金中的任意一种作为基体材料，以碳化硅颗粒、氧化铝颗粒、碳化钛颗粒或碳化硼颗粒中的任意一种陶瓷颗粒与基体材料组成高体份颗粒增强金属基复合材料，所述陶瓷颗粒在高体份颗粒增强金属基复合材料中所占的体积份数为40％～70％，其特征在于：该方法的步骤是：(1)配料按照所需要的高体份颗粒增强金属基复合材料的配方进行配料，陶瓷颗粒的粒度为1μm～120μm；(2)制造型芯将铝合金、钛合金或钢材加工成型芯，型芯形状与复合材料构件的型腔结构及型面吻合、外形尺寸比型腔尺寸小，并带有1～5°的拔模斜度；(3)对型芯进行表面处理在型芯表面采用热喷涂工艺涂覆MgO涂层，涂层厚度约为200～600μm；(4)组装模具将经过表面热喷涂处理的型芯固定于石墨模板上预定的位置，然后将安装有型芯的石墨模板放置于石墨坩埚或耐热钢模具的底部，将陶瓷颗粒倒入并均匀、平整地覆盖和包埋型芯；(5)复合材料浸渗制备该过程按下述方法之一进行：5.1无压浸渗制备在覆盖和包埋型芯的陶瓷颗粒堆积体的上表面放置基体材料锭块，放入通有氮气气氛的加热设备中加热到800℃～950℃，保温2～15小时，冷却到室温后将型芯从复合材料坯料底部拔出，从而获得构件的型腔结构；5.2压力浸渗制备将上述步骤(4)完成的组装模具置于加压设备工作台上预热到500℃～750℃后，将熔化的基体材料熔液浇注到模具中，然后将模具的环境压力增加到20～30MPa，保压3～5min，待铸坯完全凝固并冷却后取出，最后将型芯从复合材料坯料底部拔出，从而获得构件的型腔结构。