CN1093628A - 金属基复合材料的电磁搅拌铸造工艺 - Google Patents
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Abstract
一种金属基复合材料的铸造工艺，适合于在熔化
态具有导磁特性的金属基复合材料如Al基、Cu基、
Mg基、Ti基、Fe基、Ni基等，包括材料熔炼及将熔
体倒入铸型等步骤，其特征在于熔体倒入铸型后，立
即或依合金不同在熔体处于两相区温度时，给熔体加
旋转磁场或线性行波磁场进行电磁搅拌工艺参数为：
磁场强度为0.1～1特斯拉。本发明可以提高铸造型
金属基复合材料的综合性能。
Description
本发明涉及金属基复合材料的铸造技术，特别提供了一种用电磁搅拌的方法制造复合材料的方法。
几十年来，粉末冶金烧结工艺在金属基复合材料研究中已有大量工作，由于技术难度、工艺复杂，成本较高等原因受到局限，相继出现了一系列复合材料制备的熔炼铸造工艺如金属型铸造、精密壳型铸造、半固态流变铸造、压力铸造、负压铸造等等。其中应用较多的是熔体漩涡法和复合铸造法，各种铸造法中的共同特点是用机械搅拌产生液体漩涡，加入到熔体中的复合粒子靠熔体旋转，进入基材中，所谓复合铸造实际上乃漩涡法与压力铸造法的结合，也离不开机械搅动，可见搅拌熔体是铸造法复合材料制备中关键的环节。机械搅拌过程中，常出现“死角”或机械力不均匀所导致的复合粒子分布与基材组织的不均匀性，因而造成复合材料综合性能不高。电磁搅拌技术在连续铸钢中已有广泛应用，美国基础研究较多，日本工业应用较普遍，电磁搅拌对改善铸锭质量，细化和均匀化显微组织作用十分明显，经济效果很大，但把电磁搅拌技术用于铸造法制备复合材料，尚无先例。
本发明的目的是提供一种金属基复合材料的制备方法，以提高铸造型金属基复合材料的综合性能。
本发明所提供的一种金属基复合材料的铸造工艺，适合于在熔化态具有导磁特性的金属基复合材料如Al基、Cu基、Mg基、Ti基、Fe基、Ni基等，包括材料熔炼及将熔体倒入铸型等步骤，其特征在于熔体倒入铸型后，立即或依合金不同在熔体处于两相区温度时，给熔体加旋转磁场或线性行波磁场进行电磁搅拌。工艺参数为：本发明采用电磁场力代替机械力搅动熔体，产生漩涡，通过调节电磁场强度，改变搅拌力和熔体旋转速度，借助熔体旋转锥所形成负压将复合组元引入金属或合金熔体，实现复合，同时，可使复合组元均匀分布，改善与基材熔体浸润性，不受复合组元形状（颗粒或晶须或纤维）状态（包覆颗粒或预处理颗粒）限制，由于电磁场在整个熔体中均匀分布，可避免机械搅拌中存在的“死角”或薄弱区域的出现，电磁场可在浇铸后任何时间施加，也具有半固态铸造的效果，因而本发明工艺同时兼有漩涡铸造、流变铸造的优点，获得基材组织致密，细化结晶，基材组织与复合组元分布均匀，复合界面紧密等优越性，是一种独具特色的创新工艺途径。。下面通过实施例详述本发明。
实施例1：
将日本进口多股复合SiC纤维编成网放入铸型，Al合金熔化倒入铸型内同时加行波磁场，Al合金与SiC纤维网凝固产生复合，铸型使用非磁性材料，如石墨、陶瓷或奥氏体不锈钢。制备出的基体组织致密，与复合组元界面结合良好。
实施例2：
将Mg基合金加热熔化，粒度为90μm的碳化硅颗粒清洗后加热烘干，熔化后的Mg合金熔体浇进置在旋转磁场发生器中的非磁性材料陶瓷铸型内，磁场强度1000高斯，同时加旋转磁场使熔体产生旋转，铸型尺寸Φ100×200mm，加入碳化硅颗粒，金属熔体和碳化硅颗粒在旋转磁场作用下发生搅拌，使颗粒在熔体内均匀分布，凝固后即制得分布均匀的颗粒增强金属基复合材料。
实施例3：
用一种Al-0.5%Cu合金为基体材料，氧化铝粉末（粉末尺寸为60～100微米）用该工艺制备复合材料。将Al-0.5%Cu合金加热到800℃浇入铸型，铸型置于磁场发生器内，同时把粉末加入铸型，加上旋转磁场使合金熔体和粉末同时搅拌，使粉末在熔体中混合均匀，磁场强度及铸型尺寸同实例2，冷却后得到金属基粉粒增强型复合材料。
Claims (3)
1、一种金属基复合材料的铸造工艺，适合于在熔化态具有导磁特性的金属基复合材料如Al基、Cu基、Mg基、Ti基、Fe基、Ni基等，包括材料熔炼及将熔体倒入铸型等步骤，其特征在于熔体倒入铸型后，立即或依合金不同在熔体处于两相区温度时，给熔体加旋转磁场或线性行波磁场进行电磁搅拌工艺参数为：磁场强度为0.1～1特斯拉。
2、按权利要求1所述铸造工艺，其特征在于当用连续纤维作复合组元时，可根据零件形状编织成予制件，事先放入铸型中。
3、按权利要求1、2所述铸造工艺其特征在于铸造过程中所使用的铸型为非磁性材料如石墨、陶瓷或奥氏体不锈钢。
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