CN111331139B - 一种高通量制备不同复合压力下金属基复合材料的方法 - Google Patents

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Abstract

一种高通量制备不同复合压力下金属基复合材料的方法，涉及一种制备不同复合压力下金属基复合材料的方法。为了解决无法不同复合压力下金属基复合材料的高通量的制备的问题。方法：将串联式预制体以同心环形吊装在预制体安装盘下表面，在坩埚中填充基体金属；在每个串联式预制体中的所有模具内填充相同的复合增强体，在不同的串联式预制体中填充不同的复合增强体；改变压力并依次对串联式预制体中下方的模具进行浸渗。本发明通过串联式预制体模具进行不同浸渗压力和不同增强体的高通量制备金属基复合材料或试样的制备，从而可以高效地研究复合材料的界面润湿和界面反应行为。本发明适用于获得不同压力下金属基复合材料浸渗行为。

Description

一种高通量制备不同复合压力下金属基复合材料的方法
技术领域
本发明涉及一种制备不同复合压力下金属基复合材料的方法。
背景技术
压力浸渗法是将压力通过机械装置或者通过高压气体将压力施加在基体金属熔体上，使其强行突破预制体的表面张力等浸渗阻力渗入到增强体预制体空隙之中的方法。由于是在高压下浸渗和流动，克服了增强体与基体的表面张力，高压下使得不润湿的复合材料体系也能够润湿，在增强体体积分数较高、颗粒细小(纳米量级)的情况下，增强体颗粒间隙为纳米到微米级，但是也能够高品质地复合，成为目前制备高强度、高品质金属基复合材料的最为理想的方法。
目前的文献资料和专利技术都是在相同的压力状态下研究金属基复合材料的制备工艺。黄陆军等人提出了一种热压烧结粉末冶金高通量制备金属基复合材料的方法，其高通量制备指在相对较短的时间内同时进行多个不同的材料的制备，以降低成本和周期。首先通过将不同配比的陶瓷粉末和金属粉末进行球磨混粉，然后利用软隔断和硬隔断层的设计，采用真空热压烧结炉进行真空热压烧结制备得到块体材料，从而完成同炉同步一次性制备多种金属基复合材料试样的工艺。但是该方法为为固相复合，不能体现液态金属与陶瓷粉体的润湿和界面反应行为；同时也只能在某个设定压力下实现多种类型的金属基复合材料的制备，不能获得不同压力下材料的浸渗复合行为。
由于不同类型、不同尺寸的增强体的表面张力不同，因此所需要外加压力也不一样。因此压力也是一个实现金属基复合材料高品质复合的重要的工艺参数。理论上压力越高，复合的效果越好，但是不同的压力对所需要的设备也不一样，因此生产成本和应用范围也不一样。因此在最小的压力下实现金属基复合材料的高品质复合，是控制其成本的重要手段。而快速获得某种特定增强体所需的临界浸渗压力就显得尤为重要。而因此目前金属基复合材料的研制仍主要采用一次一样、顺序迭代的方式进行，难以快速优化压力这一重要参数。
综上所述，目前尚没有一种装置及方法能够实现不同复合压力下金属基复合材料的高通量的制备。
发明内容
本发明为了解决现有复合材料的制备方法无法实现不同复合压力下金属基复合材料的高通量的制备的问题，提出一种高通量制备不同复合压力下金属基复合材料的方法。
本发明高通量制备不同复合压力下金属基复合材料的方法，该方法利用金属基复合材料高通量制备装置进行，具体步骤为：
一、准备：将多个串联式预制体10以同心环形吊装在预制体安装盘9下表面，将坩埚6安放在多个串联式预制体10和坩埚加热区13之间的熔炼区5内，在坩埚6中填充基体金属；在每个串联式预制体10中的所有模具内填充相同的复合增强体，在不同的串联式预制体10中填充不同的复合增强体；
二、预制体去粘接剂：封闭充气管7，将抽气管2连接抽真空装置对炉体3进行抽真空，同时利用预热区4中的电热元件对串联式预制体10进行加热至200～400℃以去除粘接剂；
三、气氛保护：封闭抽气管2，通过充气管7向炉体3中充入惰性气体保护，同时加热熔炼区5和坩埚加热区13将坩埚6中基体金属加热至基体金属熔点以上20～350℃并保温0.1～3h，得到液态基体金属；加热预热区4将串联式预制体10加热至基体金属熔点以下20～50℃并保温0.1～3h；
四、真空除气：封闭充气管7，将抽气管2连接抽真空装置对炉体3进行抽真空以去除坩埚6中基体金属和串联式预制体10中的夹杂气体，停止加热熔炼区5、坩埚加热区13和预热区4，降低提升杆1使预制体安装盘9和多个串联式预制体10穿过隔热板11至多个串联式预制体10完全浸入至坩埚6中液态基体金属的液面以下；
五、气压浸渗
对多个串联式预制体10的模具由上至下依次进行浸渗，每个模具浸渗完成后升高提升杆1将浸渗完成的模具提高到液态基体金属的液面以上，进行浸渗时通过充气管7向炉体3中注入惰性气体，较下方模具浸渗时注入的惰性气体的压力大于较上方模具浸渗时注入的惰性气体的压力，得到不同浸渗压力下的金属基复合材料；
六、成型
轮流开启抽气管2和充气管7进行置换热气体至金属基复合材料降温至100～150℃，最后从预制体安装盘9上卸载金属基复合材料并冷却至室温，即完成；
所述金属基复合材料高通量制备装置由提升杆1、抽气管2、炉体3、预热区4、熔炼区5、坩埚6、充气管7、预制体安装盘9、多个串联式预制体10、隔热板11、坩埚加热区13构成；所述炉体3密封空腔体，炉体3内中部设置有水平的环形隔热板11，环形隔热板11与炉体3的内壁固接，炉体3内环形隔热板11上部为预热区4，炉体3内环形隔热板11下部为熔炼区5，熔炼区5底部为坩埚加热区13，预热区4中靠近炉体3内壁处、熔炼区5中靠近炉体3内壁处和坩埚加热区13中靠近炉体3底部分别设置有电热元件；炉体3上部设置有与炉体3内部连通的抽气管2和充气管7；提升杆1的一端设置在炉体3内部且下端固接有水平设置的预制体安装盘9，提升杆1的另一端从炉体3的顶部的通孔伸出至炉体3外部；预制体安装盘9下表面吊装有多个串联式预制体10，多个串联式预制体10的排布形式为同心环形，预制体安装盘9和多个串联式预制体10设置在预热区4内，坩埚6设置在多个串联式预制体10和坩埚加热区13之间的熔炼区5内，坩埚6为圆筒形；所述串联式预制体10由3～10个模具串联而成，串联式预制体10中较下方的模具的上端部与较上方模具的底部连接。
本发明具备以下有益效果：
1、本发明通过串联式预制体模具设计创新，在设定温度下实现制备不同浸渗压力和不同增强体的高通量制备金属基复合材料或试样的制备，从而可以高效地研究复合材料的界面润湿和界面反应行为，支持金属基复合材料研制过程中成本减半、周期减半并且快速响应的目标；2、本发明采用气压渗浸制备不同增强体的金属基复合材料，可以保证在浸渗过程中，处于一个平面内的模具的压力相等，液态金属对不同增强体的浸渗结果的相互对比性强；3、本发明采用提拉式浸渗，可以精确控制浸渗时间；同时预制体浸渗了液态金属后脱离液态金属，避免预制体镶嵌在凝固后的金属基体中，可以缩短取样时间，快速获取样品；取样过程不需要破坏坩埚，避免坩埚的破坏，节约成本。
附图说明
图1为实施例1中金属基复合材料高通量制备装置结构示意图；
图2为实施例1中预制体安装盘9下表面的多个串联式预制体10的分布位置示意图；
图3为具体实施方式实施例1串联式预制体10结构示意图，a为模具。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。
具体实施方式一：本实施方式高通量制备不同复合压力下金属基复合材料的方法，该方法利用金属基复合材料高通量制备装置进行，具体步骤为：
一、准备：
将多个串联式预制体10以同心环形吊装在预制体安装盘9下表面，将坩埚6安放在多个串联式预制体10和坩埚加热区13之间的熔炼区5内，在坩埚6中填充基体金属；在每个串联式预制体10中的所有模具内填充相同的复合增强体，在不同的串联式预制体10中填充不同的复合增强体；
二、预制体去粘接剂
封闭充气管7，将抽气管2连接抽真空装置对炉体3进行抽真空，同时利用预热区4中的电热元件对串联式预制体10进行加热至200～400℃以去除粘接剂；
三、气氛保护
封闭抽气管2，通过充气管7向炉体3中充入惰性气体保护，同时加热熔炼区5和坩埚加热区13将坩埚6中基体金属加热至基体金属熔点以上20～350℃并保温0.1～3h，得到液态基体金属；加热预热区4将多个串联式预制体10加热至基体金属熔点以下20～50℃并保温0.1～3h；
四、真空除气
封闭充气管7，将抽气管2连接抽真空装置对炉体3进行抽真空以去除坩埚6中基体金属和串联式预制体10中的夹杂气体，停止加热熔炼区5、坩埚加热区13和预热区4，降低提升杆1使预制体安装盘9和多个串联式预制体10穿过隔热板11至多个串联式预制体10完全浸入至坩埚6中液态基体金属的液面以下；
五、气压浸渗
对多个串联式预制体10的模具由上至下依次进行浸渗，每个模具浸渗完成后升高提升杆1将浸渗完成的模具提高到液态基体金属的液面以上，进行浸渗时通过充气管7向炉体3中注入惰性气体，较下方模具浸渗时注入的惰性气体的压力大于较上方模具浸渗时注入的惰性气体的压力，得到不同浸渗压力下的金属基复合材料；
六、成型
轮流开启抽气管2和充气管7进行置换热气体至金属基复合材料降温至100～150℃，最后从预制体安装盘9上卸载金属基复合材料并冷却至室温，即完成；
所述金属基复合材料高通量制备装置由提升杆1、抽气管2、炉体3、预热区4、熔炼区5、坩埚6、充气管7、预制体安装盘9、多个串联式预制体10、隔热板11、坩埚加热区13构成；所述炉体3密封空腔体，炉体3内中部设置有水平的环形隔热板11，环形隔热板11与炉体3的内壁固接，炉体3内环形隔热板11上部为预热区4，炉体3内环形隔热板11下部为熔炼区5，熔炼区5底部为坩埚加热区13，预热区4中靠近炉体3内壁处、熔炼区5中靠近炉体3内壁处和坩埚加热区13中靠近炉体3底部分别设置有电热元件；炉体3上部设置有与炉体3内部连通的抽气管2和充气管7；提升杆1的一端设置在炉体3内部且下端固接有水平设置的预制体安装盘9，提升杆1的另一端从炉体3的顶部的通孔伸出至炉体3外部；预制体安装盘9下表面吊装有多个串联式预制体10，多个串联式预制体10的排布形式为同心环形，预制体安装盘9和多个串联式预制体10设置在预热区4内，坩埚6设置在多个串联式预制体10和坩埚加热区13之间的熔炼区5内，坩埚6为圆筒形；所述串联式预制体10由3～10个模具串联而成，串联式预制体10中较下方的模具的上端部与较上方模具的底部连接。其中，隔热板11能够分隔炉体3和预热区4的温度场，以保证熔炼区5和预热区4的温度不同。
本实施方式具备以下有益效果：1、本实施方式通过串联式预制体模具设计创新，在设定温度下实现制备不同浸渗压力和不同增强体的高通量制备金属基复合材料或试样的制备，从而可以高效地研究复合材料的界面润湿和界面反应行为，支持金属基复合材料研制过程中成本减半、周期减半并且快速响应的目标；2、本实施方式采用气压渗浸制备不同增强体的金属基复合材料，可以保证在浸渗过程中，处于一个平面内的模具的压力相等，液态金属对不同增强体的浸渗结果的相互对比性强；3、本实施方式采用提拉式浸渗，可以精确控制浸渗时间；同时预制体浸渗了液态金属后脱离液态金属，避免预制体镶嵌在凝固后的金属基体中，可以缩短取样时间，快速获取样品；取样过程不需要破坏坩埚，避免坩埚的破坏，节约成本。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二所述将抽气管2连接抽真空装置对炉体3进行抽真空至真空度为10～1000Pa。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤四所述提升杆1的下降速率为0.01mm/s～2.0mm/s。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤四所述将抽气管2连接抽真空装置对炉体3进行抽真空至真空度为10～1000Pa。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤五所述惰性气体的压力为1kPa～20MPa。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤五和步骤三所述惰性气体为氮气、氩气或氦气。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤五所述保压时间为1min～60min。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤五所述预制体安装盘9的提升速率为0.1～10mm/s。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一所述复合增强体为增强体和粘接剂粘接而成。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式九不同的是：所述粘接剂为聚乙烯醇。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式九不同的是：所述增强体与粘接剂的质量比为1:(0.05～0.1)。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式九不同的是：所述增强体为颗粒增强体、纳米线增强体、纳米管增强体、纤维增强体或二维纳米材料增强体。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式十二不同的是：所述二维纳米材料增强体为石墨烯。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式十二不同的是：所述颗粒增强体的颗粒直径平均直径为2nm～250μm；纳米线增强体的平均直径为5～250nm、平均长度为5～100μm；纳米管增强体的平均直径为1～50nm、平均长度为1μm～50μm；纤维增强体的纤维平均直径为1μm～20μm；二维纳米材料增强体的平均厚度为0.34nm～20nm、片径为0.5μm～30μm。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式十二不同的是：所述增强体的材质为碳化物、氧化物、硼化物、氮化物、金属间化合物或碳材料。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一所述串联式预制体10的数量为30～1000个。
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一所述基体金属为铝、铝合金、铜、铜合金、镁、镁合金、铁、铁合金、钛、钛合金、锌、锌合金、镍、镍合金、锆、锆合金、银、银合金、金、金合金、钴、钴合金、铬、铬合金、锡或锡合金。
具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述电热元件为硅碳棒、硅钼棒或电极石墨棒。
具体实施方式十九：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述模具为中空圆柱体，模具的底部密封，模具的侧壁开有多个通孔，通孔的孔径为0.5～3mm。其中，模具的侧壁的通孔用做基体进入模具的通道。
具体实施方式二十：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述模具材质为陶瓷、石墨或与基体金属不相融的金属。
具体实施方式二十一：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述坩埚6为筒形坩埚。
具体实施方式二十二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述坩埚6的材质为陶瓷或石墨。坩埚6的材质为与基体成分不相融材质，并且耐高温、气密性高和强度高。
具体实施方式二十三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述预制体安装盘9材质为石墨、碳/碳复合材料或耐热钢。石墨、碳/碳复合材料或耐热钢等材质为与基体成分不相融，并且耐高温、气密性高和强度高。
实施例1：
结合图1～3说明本实施例，本实施例高通量制备不同复合压力下金属基复合材料的方法，该方法利用金属基复合材料高通量制备装置进行，具体步骤为：
将多个串联式预制体10以同心环形吊装在预制体安装盘9下表面，将坩埚6安放在多个串联式预制体10和坩埚加热区13之间的熔炼区5内，在坩埚6中填充基体金属；在每个串联式预制体10中的所有模具内填充相同的复合增强体，在不同的串联式预制体10中填充不同的复合增强体；
所述复合增强体为增强体和粘接剂粘接而成；所述粘接剂为聚乙烯醇；所述增强体与粘接剂的质量比为1:0.05；
所述增强体为颗粒增强体，颗粒增强体材质为SiC和B4C；
所述SiC颗粒增强体的颗粒直径平均直径为50nm～250μm；其中平均直径为50nm～1μm时，直径间隔为50nm；平均直径为1μm～20μm时，直径间隔为0.5μm；平均直径为20μm～250μm时，直径间隔为5μm；所述B4C颗粒增强体的颗粒直径平均直径为1μm～200μm；平均直径为1μm～20μm时，直径间隔为1μm；平均直径为20μm～200μm时，直径间隔为5μm；因此，SiC颗粒增强体的粒径和B4C颗粒增强体粒径一共为160种；其中SiC颗粒增强体粒径为104种，B4C颗粒增强体粒径为56种；
所述基体金属为Al-Si合金，其中Si的质量分数为20％；
二、预制体去粘接剂：封闭充气管7，将抽气管2连接抽真空装置对炉体3进行抽真空，同时利用预热区4中的电热元件对串联式预制体10进行加热至300℃以去除粘接剂；
所述将抽气管2连接抽真空装置对炉体3进行抽真空至真空度为1000Pa；
三、气氛保护：封闭抽气管2，通过充气管7向炉体3中充入惰性气体保护，同时加热熔炼区5和坩埚加热区13将坩埚6中基体金属加热至基体金属熔点以上300℃并保温0.5h，得到液态基体金属；加热预热区4将串联式预制体10加热至基体金属熔点以下30℃并保温0.5h；
四、真空除气：封闭充气管7，将抽气管2连接抽真空装置对炉体3进行抽真空以去除坩埚6中基体金属和串联式预制体10中的夹杂气体，停止加热熔炼区5、坩埚加热区13和预热区4，降低提升杆1使预制体安装盘9和多个串联式预制体10穿过隔热板11至多个串联式预制体10完全浸入至坩埚6中液态基体金属的液面以下；所述提升杆1的下降速率为1mm/s；
所述将抽气管2连接抽真空装置对炉体3进行抽真空至真空度为1000Pa；
五、气压浸渗
对多个串联式预制体10的模具由上至下依次进行浸渗，每个模具浸渗完成后升高提升杆1将浸渗完成的模具提高到液态基体金属的液面以上，进行浸渗时通过充气管7向炉体3中注入惰性气体，较下方模具浸渗时注入的惰性气体的压力大于较上方模具浸渗时注入的惰性气体的压力，得到不同浸渗压力下的金属基复合材料；
多个串联式预制体10中最上方模具浸渗时注入惰性气体的压力为0.01Mpa，剩余模具浸渗时由上至下依次为0.1MPa、1MPa、10MPa、20Mpa；
六、成型
轮流开启抽气管2和充气管7进行置换热气体至金属基复合材料降温至150℃，最后从预制体安装盘9上卸载金属基复合材料并冷却至室温，即完成。
所述金属基复合材料高通量制备装置由提升杆1、抽气管2、炉体3、预热区4、熔炼区5、坩埚6、充气管7、预制体安装盘9、160个串联式预制体10、隔热板11、坩埚加热区13构成；所述炉体3密封空腔体，炉体3内中部设置有水平的环形隔热板11，环形隔热板11与炉体3的内壁固接，炉体3内环形隔热板11上部为预热区4，炉体3内环形隔热板11下部为熔炼区5，熔炼区5底部为坩埚加热区13，预热区4中靠近炉体3内壁处、熔炼区5中靠近炉体3内壁处和坩埚加热区13中靠近炉体3底部分别设置有电热元件；炉体3上部设置有与炉体3内部连通的抽气管2和充气管7；提升杆1的一端设置在炉体3内部且下端固接有水平设置的预制体安装盘9，提升杆1的另一端从炉体3的顶部的通孔伸出至炉体3外部；预制体安装盘9下表面吊装有多个串联式预制体10，多个串联式预制体10的排布形式为同心环形，预制体安装盘9和多个串联式预制体10设置在预热区4内，坩埚6设置在多个串联式预制体10和坩埚加热区13之间的熔炼区5内，坩埚6为圆筒形；
所述每个串联式预制体10由5个模具串联而成，串联式预制体10中较下方的模具的上端部与较上方模具的底部连接；
所述串联式预制体10的数量为160个；
所述模具为中空圆柱体，模具的底部密封，模具的侧壁开有多个通孔，通孔的孔径为0.5mm；
所述模具材质为陶瓷；所述坩埚6为筒形坩埚；所述坩埚6的材质为陶瓷；所述预制体安装盘9材质为石墨；所述电热元件为硅碳棒。
本实施例具备以下有益效果：1、本实施例通过串联式预制体模具设计创新，在设定温度下实现制备不同浸渗压力和不同增强体的高通量制备金属基复合材料或试样的制备，从而可以高效地研究复合材料的界面润湿和界面反应行为，支持金属基复合材料研制过程中成本减半、周期减半并且快速响应的目标；2、本实施例采用气压渗浸制备不同增强体的金属基复合材料，可以保证在浸渗过程中，处于一个平面内的模具的压力相等，液态金属对不同增强体的浸渗结果的相互对比性强；3、本实施例采用提拉式浸渗，可以精确控制浸渗时间；同时预制体浸渗了液态金属后脱离液态金属，避免预制体镶嵌在凝固后的金属基体中，可以缩短取样时间，快速获取样品；取样过程不需要破坏坩埚，避免坩埚的破坏，节约成本。
实施例1可以在相同的浸渗温度条件下，得到Al-20Si合金与不同类型的增强体在不同的浸渗压力条件下制成的金属基复合材料。实验表明，当浸渗压力为0.01MPa时，只有SiC颗粒的平均直径>100μm和B4C颗粒的平均直径≥135μm时，Al-20Si合金可以充分浸渗SiC颗粒和B4C颗粒的预制体；当浸渗压力为0.1MPa时，只有SiC颗粒的平均直径>80μm和B4C颗粒的平均直径≥105μm时，Al-20Si合金可以充分浸渗SiC颗粒和B4C颗粒的预制体；当浸渗压力为1MPa时，只有SiC颗粒的平均直径>40μm和B4C颗粒的平均直径≥55μm时，Al-20Si合金可以充分浸渗SiC颗粒和B4C颗粒的预制体；当浸渗压力为10MPa时，只有SiC颗粒的平均直径>15μm和B4C颗粒的平均直径≥20μm时，Al-20Si合金可以充分浸渗SiC颗粒和B4C颗粒的预制体；当浸渗压力为20MPa时，只有SiC颗粒的平均直径>8.5μm和B4C颗粒的平均直径≥11.5μm时，Al-20Si合金可以充分浸渗SiC颗粒和B4C颗粒的预制体；
如采用传统一次一样、顺序迭代的方式进行研究，需要进行800次试验，而采用本方案，只需一次试验，就可以高效地研究不同粒径的SiC颗粒和B4C颗粒增强Al-20Si复合材料在不同浸渗压力下的复合行为。

Claims (10)

1.一种高通量制备不同复合压力下金属基复合材料的方法，其特征在于：该方法利用金属基复合材料高通量制备装置进行，具体步骤为：
一、准备：
将多个串联式预制体(10)以同心环形吊装在预制体安装盘(9)下表面，将坩埚(6)安放在多个串联式预制体(10)和坩埚加热区(13)之间的熔炼区(5)内，在坩埚(6)中填充基体金属；在每个串联式预制体(10)中的所有模具内填充相同的复合增强体，在不同的串联式预制体(10)中填充不同的复合增强体；
二、预制体去粘接剂
封闭充气管(7)，将抽气管(2)连接抽真空装置对炉体(3)进行抽真空，同时利用预热区(4)中的电热元件对串联式预制体(10)进行加热至200～400℃以去除粘接剂；
三、气氛保护
封闭抽气管(2)，通过充气管(7)向炉体(3)中充入惰性气体保护，同时加热熔炼区(5)和坩埚加热区(13)将坩埚(6)中基体金属加热至基体金属熔点以上20～350℃并保温0.1～3h，得到液态基体金属；加热预热区(4)将多个串联式预制体(10)加热至基体金属熔点以下20～50℃并保温0.1～3h；
四、真空除气
封闭充气管(7)，将抽气管(2)连接抽真空装置对炉体(3)进行抽真空以去除坩埚(6)中基体金属和串联式预制体(10)中的夹杂气体，停止加热熔炼区(5)、坩埚加热区(13)和预热区(4)，降低提升杆(1)使预制体安装盘(9)和多个串联式预制体(10)穿过隔热板(11)至多个串联式预制体(10)完全浸入至坩埚(6)中液态基体金属的液面以下；
五、气压浸渗
对多个串联式预制体(10)的模具由上至下依次进行浸渗，每个模具浸渗完成后升高提升杆(1)将浸渗完成的模具提高到液态基体金属的液面以上，进行浸渗时通过充气管(7)向炉体(3)中注入惰性气体，较下方模具浸渗时注入的惰性气体的压力大于较上方模具浸渗时注入的惰性气体的压力，得到不同浸渗压力下的金属基复合材料；
六、成型
轮流开启抽气管(2)和充气管(7)进行置换热气体至金属基复合材料降温至100～150℃，最后从预制体安装盘(9)上卸载金属基复合材料并冷却至室温，即完成；
所述金属基复合材料高通量制备装置由提升杆(1)、抽气管(2)、炉体(3)、预热区(4)、熔炼区(5)、坩埚(6)、充气管(7)、预制体安装盘(9)、多个串联式预制体(10)、隔热板(11)、坩埚加热区(13)构成；所述炉体(3)密封空腔体，炉体(3)内中部设置有水平的环形隔热板(11)，环形隔热板(11)与炉体(3)的内壁固接，炉体(3)内环形隔热板(11)上部为预热区(4)，炉体(3)内环形隔热板(11)下部为熔炼区(5)，熔炼区(5)底部为坩埚加热区(13)，预热区(4)中靠近炉体(3)内壁处、熔炼区(5)中靠近炉体(3)内壁处和坩埚加热区(13)中靠近炉体(3)底部分别设置有电热元件；炉体(3)上部设置有与炉体(3)内部连通的抽气管(2)和充气管(7)；提升杆(1)的一端设置在炉体(3)内部且下端固接有水平设置的预制体安装盘(9)，提升杆(1)的另一端从炉体(3)的顶部的通孔伸出至炉体(3)外部；预制体安装盘(9)下表面吊装有多个串联式预制体(10)，多个串联式预制体(10)的排布形式为同心环形，预制体安装盘(9)和多个串联式预制体(10)设置在预热区(4)内，坩埚(6)设置在多个串联式预制体(10)和坩埚加热区(13)之间的熔炼区(5)内，坩埚(6)为圆筒形；所述串联式预制体(10)由3～10个模具串联而成，串联式预制体(10)中较下方的模具的上端部与较上方模具的底部连接。
2.如权利要求1所述的高通量制备不同复合压力下金属基复合材料的方法，其特征在于：
步骤二所述将抽气管(2)连接抽真空装置对炉体(3)进行抽真空至真空度为10～1000Pa。
3.如权利要求1所述的高通量制备不同复合压力下金属基复合材料的方法，其特征在于：
步骤四所述提升杆(1)的下降速率为0.01mm/s～2.0mm/s；
步骤四所述将抽气管(2)连接抽真空装置对炉体(3)进行抽真空至真空度为10～1000Pa。
4.如权利要求1所述的高通量制备不同复合压力下金属基复合材料的方法，其特征在于：
步骤五所述惰性气体的压力为1kPa～20MPa；
步骤五和步骤三所述惰性气体为氩气或氦气；
步骤五注入惰性气体后保压时间为1min～60min；
步骤五提升杆(1)的提升速率为0.1～10mm/s。
5.如权利要求1所述的高通量制备不同复合压力下金属基复合材料的方法，其特征在于：
步骤一所述复合增强体为增强体和粘接剂粘接而成；
所述粘接剂为聚乙烯醇；
所述增强体与粘接剂的质量比为1:(0.05～0.1)；
所述增强体为颗粒增强体、纳米线增强体、纳米管增强体、纤维增强体或二维纳米材料增强体；
所述颗粒增强体的颗粒直径平均直径为2nm～250μm；纳米线增强体的平均直径为5～250nm、平均长度为5～100μm；纳米管增强体的平均直径为1～50nm、平均长度为1μm～50μm；纤维增强体的纤维平均直径为1μm～20μm；二维纳米材料增强体的平均厚度为0.34nm～20nm，片径为0.5μm～30μm；
所述增强体的材质为碳化物、氧化物、硼化物、氮化物、金属间化合物或碳材料。
6.如权利要求1所述的高通量制备不同复合压力下金属基复合材料的方法，其特征在于：
步骤一所述基体金属为铝、铝合金、铜、铜合金、镁、镁合金、铁、铁合金、钛、钛合金、锌、锌合金、镍、镍合金、锆、锆合金、银、银合金、金、金合金、钴、钴合金、铬、铬合金、锡或锡合金。
7.如权利要求1所述的高通量制备不同复合压力下金属基复合材料的方法，其特征在于：
所述电热元件为硅碳棒、硅钼棒或电极石墨棒。
8.如权利要求1所述的高通量制备不同复合压力下金属基复合材料的方法，其特征在于：
所述模具为中空圆柱体，模具的底部密封，模具的侧壁开有多个通孔，通孔的孔径为0.5～3mm。
9.如权利要求1所述的高通量制备不同复合压力下金属基复合材料的方法，其特征在于：所述坩埚(6)为筒形坩埚。
10.如权利要求1所述的高通量制备不同复合压力下金属基复合材料的方法，其特征在于：
所述模具材质为陶瓷、石墨或与基体金属不相融的金属；
所述坩埚(6)的材质为陶瓷或石墨；
所述预制体安装盘(9)材质为石墨或耐热钢。
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