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用離心鑄造法製備金屬基複合材料
[來源:重力鑄造] [作者:東莞鑄造廠][日期:2018-12-11]


金屬基複合材料的製備技術大體上可分為三類:擴散法(包括粉末冶金法和擴散粘接法)、沉積法(包括電沉積、等離子噴塗和真空沉積等)和鑄造法。鑄造法製備金屬基複合材料技術,因其具有所得複合材料性能好、製取工藝簡單、成本低、複合速度快、適於整體複合和局部複合、可以用於各種增強相與各類基體進行複合,生產出各種形狀鑄件等優點,因此,它已經成為近年來被廣泛研究而迅速發展的一種最具開發應用價值的金屬基複合材料製備技術。
離心鑄造是製備金屬基複合材料的一種重要方法。一般來說,它可以分為離心偏聚法和離心滲鑄法。所謂離心偏聚法,其工藝要點是:將增強相加入金屬液中,依靠增強相與金屬液之間的密度差,在離心力作用下,使增強相偏聚於管件的外表層或內表層,從而形成不同材質與性能所構成的複合材料。所謂離心滲鑄法,其工藝要點是:先在鑄型內形成增強相的預成型,然後澆注金屬液,在離心力作用下,使金屬液滲入預成型的間隙中,凝固後得到外表層為增強相增強的表麵複合材料。
采用離心偏聚法製取複合材料的典型例子有:將塗覆Cu的石墨粒子采用攪拌法加入鋁合金液,然後將混合金屬液澆入垂直離心鑄造機的水玻璃砂型中,經離心鑄造可以獲得內表層富集石墨粒子、外表層不含石墨粒子的複合材料管件。我國張震寰在1985年采用這種工藝,將石墨粒子加入ZL201合金液中,獲得了由富集石墨的內層與不含石墨的外層構成的雙層結構鑄件。另有工作將雲母粒子加入A1—Cu—Mg合金液中,用離心鑄造法獲得了內層富集雲母粒子、外層不含雲母粒子的複合管件。采用此方法,獲得了用重力鑄造難以獲得的高雲母含量的表麵複合材料。
采用離心滲鑄法製取複合材料的典型例子有:將石墨和碳粒子加入鑄型兼坩堝的容器中,在金屬液熔化之後,用離心滲鑄法獲得石墨和碳粒子分布於鋁合金和巴氏合金中的表麵複合材料;用相同的方法.可以獲得石墨和碳粒子與氮化矽、氧化鋁、碳化矽等陶瓷粒子同時複合在A1—11%Si合金中的表麵複合材料。此外,按照相同的工藝.用離心鑄造法可以獲得球墨鑄鐵纖維分布於2024鋁合金中的表麵複合材料,由於球墨鑄鐵纖維與鋁基體之間反應生成FeAl和FeAl3化合物,提高了表麵複合材料的耐磨性。我國王玉瑋等人在高速旋轉的離心機鑄型中,靠離心力將SiC粒子均勻分布於型壁,形成具有一定厚度和致密度的預成型套.然後澆注鐵水,使鐵水在離心力作用下滲入SiC顆粒的間隙中,凝固後得到了外表層為SiC粒子增強的鑄鐵基。我國張景輝等人采用覆砂金屬型工藝,在覆砂金屬型管模內,撒入一定量的碳化鎢粒子,然後澆注球鐵鐵水,靠離心力作用將碳化鎢粒子沉積於鑄件外表麵,由此獲得球鐵基表麵複合碳化鎢粒子的軋輥。
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