專利名稱：金屬基復合材料的電磁攪拌鑄造工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及金屬基復合材料的鑄造技術，特別提供了一種用電磁攪拌的方法制造復合材料的方法。
幾十年來，粉末冶金燒結工藝在金屬基復合材料研究中已有大量工作，由于技術難度、工藝復雜，成本較高等原因受到局限，相繼出現了一系列復合材料制備的熔煉鑄造工藝如金屬型鑄造、精密殼型鑄造、半固態流變鑄造、壓力鑄造、負壓鑄造等等。其中應用較多的是熔體漩渦法和復合鑄造法，各種鑄造法中的共同特點是用機械攪拌產生液體漩渦，加入到熔體中的復合粒子靠熔體旋轉，進入基材中，所謂復合鑄造實際上乃漩渦法與壓力鑄造法的結合，也離不開機械攪動，可見攪拌熔體是鑄造法復合材料制備中關鍵的環節。機械攪拌過程中，常出現“死角”或機械力不均勻所導致的復合粒子分布與基材組織的不均勻性，因而造成復合材料綜合性能不高。電磁攪拌技術在連續鑄鋼中已有廣泛應用，美國基礎研究較多，日本工業應用較普遍，電磁攪拌對改善鑄錠質量，細化和均勻化顯微組織作用十分明顯，經濟效果很大，但把電磁攪拌技術用于鑄造法制備復合材料，尚無先例。
本發明的目的是提供一種金屬基復合材料的制備方法，以提高鑄造型金屬基復合材料的綜合性能。
本發明所提供的一種金屬基復合材料的鑄造工藝，適合于在熔化態具有導磁特性的金屬基復合材料如Al基、Cu基、Mg基、Ti基、Fe基、Ni基等，包括材料熔煉及將熔體倒入鑄型等步驟，其特征在于熔體倒入鑄型后，立即或依合金不同在熔體處于兩相區溫度時，給熔體加旋轉磁場或線性行波磁場進行電磁攪拌。工藝參數為本發明采用電磁場力代替機械力攪動熔體，產生漩渦，通過調節電磁場強度，改變攪拌力和熔體旋轉速度，借助熔體旋轉錐所形成負壓將復合組元引入金屬或合金熔體，實現復合，同時，可使復合組元均勻分布，改善與基材熔體浸潤性，不受復合組元形狀(顆粒或晶須或纖維)狀態(包覆顆粒或預處理顆粒)限制，由于電磁場在整個熔體中均勻分布，可避免機械攪拌中存在的“死角”或薄弱區域的出現，電磁場可在澆鑄后任何時間施加，也具有半固態鑄造的效果，因而本發明工藝同時兼有漩渦鑄造、流變鑄造的優點，獲得基材組織致密，細化結晶，基材組織與復合組元分布均勻，復合界面緊密等優越性，是一種獨具特色的創新工藝途徑。。下面通過實施例詳述本發明。
實施例1將日本進口多股復合SiC纖維編成網放入鑄型，Al合金熔化倒入鑄型內同時加行波磁場，Al合金與SiC纖維網凝固產生復合，鑄型使用非磁性材料，如石墨、陶瓷或奧氏體不銹鋼。制備出的基體組織致密，與復合組元界面結合良好。
實施例2將Mg基合金加熱熔化，粒度為90μm的碳化硅顆粒清洗后加熱烘干，熔化后的Mg合金熔體澆進置在旋轉磁場發生器中的非磁性材料陶瓷鑄型內，磁場強度1000高斯，同時加旋轉磁場使熔體產生旋轉，鑄型尺寸Φ100×200mm，加入碳化硅顆粒，金屬熔體和碳化硅顆粒在旋轉磁場作用下發生攪拌，使顆粒在熔體內均勻分布，凝固后即制得分布均勻的顆粒增強金屬基復合材料。
實施例3用一種Al-0.5%Cu合金為基體材料，氧化鋁粉末(粉末尺寸為60～100微米)用該工藝制備復合材料。將Al-0.5%Cu合金加熱到800℃澆入鑄型，鑄型置于磁場發生器內，同時把粉末加入鑄型，加上旋轉磁場使合金熔體和粉末同時攪拌，使粉末在熔體中混合均勻，磁場強度及鑄型尺寸同實例2，冷卻后得到金屬基粉粒增強型復合材料。
權利要求
1.一種金屬基復合材料的鑄造工藝，適合于在熔化態具有導磁特性的金屬基復合材料如Al基、Cu基、Mg基、Ti基、Fe基、Ni基等，包括材料熔煉及將熔體倒入鑄型等步驟，其特征在于熔體倒入鑄型后，立即或依合金不同在熔體處于兩相區溫度時，給熔體加旋轉磁場或線性行波磁場進行電磁攪拌工藝參數為磁場強度為0.1～1特斯拉。
2.按權利要求1所述鑄造工藝，其特征在于當用連續纖維作復合組元時，可根據零件形狀編織成予制件，事先放入鑄型中。
3.按權利要求1、2所述鑄造工藝其特征在于鑄造過程中所使用的鑄型為非磁性材料如石墨、陶瓷或奧氏體不銹鋼。
全文摘要
一種金屬基復合材料的鑄造工藝，適合于在熔化態具有導磁特性的金屬基復合材料如Al基、Cu基、Mg基、Ti基、Fe基、Ni基等，包括材料熔煉及將熔體倒入鑄型等步驟，其特征在于熔體倒入鑄型后，立即或依合金不同在熔體處于兩相區溫度時，給熔體加旋轉磁場或線性行波磁場進行電磁攪拌工藝參數為磁場強度為0.1～1特斯拉。本發明可以提高鑄造型金屬基復合材料的綜合性能。
文檔編號B22D27/02GK1093628SQ9311103
公開日1994年10月19日 申請日期1993年4月10日 優先權日1993年4月10日
發明者葛云龍, 劉清民, 楊院生, 焦育寧, 胡北麒 申請人:中國科學院金屬研究所