金料材混合物質夾雜冶鑄的原則和踐行方略
發布時間:2013.04.02 新聞來源:卓爾鑄造企業聯盟網 瀏覽次數:
浸滲條件下合金的凝固特點復合材料的凝固是由熱平衡控制的。在合金液體不與纖維發生化學反應的條件下,熱平衡主要受預制體溫度及合金液帶來的熱量所決定的。根據對預制體加熱作用的不同可有等溫浸滲和變溫浸滲兩種情況。等溫浸滲就是將預制體和合金加熱至基體合金熔點以上溫度使合金過熱。過熱可以平衡液體在浸滲過程中的散熱。變溫浸滲是指在預制體不預熱或預熱溫度較低的情況下,將液態合金快速浸滲,以防止合金液體在浸滲過程中被阻隔。等溫浸滲的優點是液體浸滲平穩,能保證液體與纖維的充分接觸和潤濕,因而減少了內部孔洞的出現。其缺點是在加熱過程中會發生纖維的氧化或揮發,引起纖維的損傷。另外,還會出現某些合金元素和纖維的化學反應,這也會引起纖維的損傷。變溫浸滲能彌補等溫浸滲的缺點,但是易于發生通道的堵塞。
在合金的過熱度較低時,當浸滲過程一結束,合金液體處于過冷狀態。此時合金進行體積凝固,最終的凝固組織由冷卻速度和形核條件確定。當合金的過熱度較高時,即使浸滲結束,合金仍然處于過熱狀態。此時合金的凝固方式主要取決于散熱條件。一維散熱導致定向凝固,而均勻散熱導致體積凝固。定向凝固有平面凝固、胞晶凝固及枝晶凝固之分。在纖維直徑與胞晶間距相當時,在接觸角H>90b時,凝固界面會突起;而在H<90b時凝固界面會凹陷。如果H=90b時,并且纖維間的間隙尺寸遠小于胞晶間距時,胞晶尖端將位于孔隙的中心。
壓力鑄造和擠壓鑄造壓力鑄造及擠壓鑄造的特點這兩種方法適用于各種復合材料的制造。使用這兩種方法時,一般要按零件的形狀制作增強物預制塊。預制塊可以通過非有機粘結劑粘結后預壓成塊,也可燒結而成。使用壓力鑄造法時,將預制塊放入帶有分型機構的半型中,然后合型,在200MPa壓力作用下使液體充型。這種方法屬于浸滲的范圍。這種方法操作簡單,但由于充型速度高,液體凝固快,極易在鑄件中形成氣孔缺陷。因此目前主要傾向于使用擠壓鑄造法。
擠壓鑄造法制造復合材料具有以下幾個特點:1工藝簡單、成本低、產量高,能制造尺寸精確、形狀復雜的復合材料零件;o由于采用高壓浸滲,克服了多數增強體與基體不浸潤所造成的復合困難,保證基體和增強體之間有良好的連接,排出了纖維或顆粒的空氣,消除了氣孔、縮孔等鑄造缺陷;適用范圍廣,即適用于長纖維,也適于短纖維、晶須或顆粒增強復合材料的制造。由于擠壓鑄造法具有這些獨特的優點,它已受到世界各國的高度重視,成為金屬基復合材料制造常用的方法之一。如在由擠壓鑄造制造ZA8基的由碳纖維、氧化鋁纖維、不銹鋼纖維增強的復合材料中,預制型預熱溫度為350e,壓型溫度為20e300e,澆注溫度為520e.
為了使預制型在使用中能保持其剛度及形狀不變,可以使用粘結劑。特別是在復合材料要求的纖維體積比高時,要用粘結劑。粘結劑有高溫粘結劑和低溫粘結劑。常用的硅膠及氧化鋁基粘結劑為高溫粘結劑。粘結劑可通過制成懸浮液加入纖維中。它們沉積在纖維表面使纖維之間形成網絡。一般粘結劑的加入質量分數為5%10%.粘結劑殘留物在液體浸滲過程中發生化學反應,不僅影響復合材料的界面性能,還會影響成形后進行的時效性能。
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