專利名稱：高壓氣體輔助熔滲制備金屬基復(fù)合材料的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬基復(fù)合材料制備裝置及技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種高壓氣體輔助熔滲制備金屬基復(fù)合材料的裝置及方法。
背景技術(shù)：
金屬基復(fù)合材料具有優(yōu)異的綜合性能，可以滿足在航空航天、先進(jìn)武器系統(tǒng)、汽車及電子產(chǎn)業(yè)中對(duì)材料性能的更高綜合要求，因此具有廣闊的應(yīng)用前景，在國內(nèi)外得到了重點(diǎn)關(guān)注和迅速的發(fā)展。影響金屬基復(fù)合材料推廣和應(yīng)用的主要因素是材料性能和制備成本，復(fù)合材料的制備設(shè)備和方法在很大程度上決定了這兩方面，因此研究和開發(fā)新型、高效的金屬基復(fù)合材料制造設(shè)備和方法是復(fù)合材料領(lǐng)域的重要問題。金屬基復(fù)合材料的主要制備技術(shù)可以分為固態(tài)法和液態(tài)法。固態(tài)法以傳統(tǒng)粉末冶金法和固相粘結(jié)法中的熱等靜壓技術(shù)為代表(E.A. Ekimov, N. V. Suetin, A. F. Popovich, et al. Thermal conductivity of diamond composites sintered under high pressures. Diamond & related Materials, 2008, 17(4-5): 838-843; N. P. Cheng, C. M. Li, Q. Hui, et al. Effect of particle surface treatment on the microstructure and properties of SiCp/AA6066 composites produced by powder metallurgy. Materials Science and Engineering A, 2009, 517(1-2): 249-256)。傳統(tǒng)粉末冶金法是將設(shè)計(jì)成分的基體金屬和第二相粉末通過混粉、壓制和燒結(jié)過程實(shí)現(xiàn)材料的制備，可以應(yīng)用于較簡(jiǎn)單形狀復(fù)合材料零件的大批量生產(chǎn)，但存在顯著缺點(diǎn)，即難以實(shí)現(xiàn)材料的完全致密化，影響材料性能；擴(kuò)散粘結(jié)法的熱等靜壓技術(shù)是將基體金屬的粉末或箔與第二相按一定比例混合、排列后，放入包套中，在熱等靜壓裝置中加熱、加壓實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散粘結(jié)，得到金屬基復(fù)合材料，顯著改善了固態(tài)法制備中的致密化問題，但設(shè)備大型化、成本高， 難于廣泛推廣，同時(shí)由于高溫高壓條件和較長的制備時(shí)間使得在復(fù)合材料制備工程中兩相界面結(jié)構(gòu)的精細(xì)控制難以實(shí)現(xiàn)。液態(tài)法是基體金屬處于熔融狀態(tài)下與第二相組成復(fù)合材料的方法，它主要包括攪拌鑄造法和浸滲法。攪拌鑄造法的原理是將第二相顆粒直接加入到基體金屬熔體中，通過攪拌使第二相均勻分布，鑄造成型，進(jìn)一步改進(jìn)可以把混合后的漿料在壓力作用下擠壓鑄造成型，提高材料制備質(zhì)量(J. Hashim, L. Looney, M.S. Hashmi. Metal matrix composites: production by the stir casting method. Journal of Materials Processing Technology. 1999, 92-93: 1-7 ； L. Geng, H. W. Zhang, H. Z. Li, et al. Effects of Mg content on microstructure and mechanical properties of SiCp/Al-Mg composites fabricated by semi-solid stirring technique. Transaction of Nonferrous Metals Society of China, 2010，20(10) : 1851-1855)，但此方法有著難以克服的缺點(diǎn)，就是第二相分布難以控制，均勻性差，同時(shí)對(duì)于細(xì)小顆粒極易出現(xiàn)團(tuán)簇現(xiàn)象，顯微組織不具有重復(fù)性。浸滲法根據(jù)浸滲條件不同主要分為無壓浸滲和壓力浸滲，其中無壓浸滲要求基體金屬熔體可以有效潤濕第二相，因此并不能適用于所有金屬基復(fù)合材料體系(L. Zhang, X. H. Qu, X. B. He, et al. Thermo-physical and mechanical properties of high volume fraction SiCp/Cu composites prepares by pressureless infiltration. Materials Science and Engineering A, 489(1-2): 285-293)；壓力浸滲法是技術(shù)最成熟，應(yīng)用最廣泛的金屬基復(fù)合材料制備技術(shù)，它通過在一定壓力作用下基體金屬液體浸滲到第二相或預(yù)制體孔隙中，得到復(fù)合材料零部件(Y. Zhang, X.T. Wang, L. Chen, et al. Effect of aluminum addition on thermal properties of Mg/SiCp composites. Materials Science Forum, 2007, 561—565: 765—768; Y. H. Zhang, G. H. ffu. Interface and thermal expansion of carbon fiber reinforced aluminum matrix composites. Transaction of Nonferrous Metals Society of China, 2010， 20(11): 2148-2151)，此制備方法材料的可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，制備得到的復(fù)合材料組織相對(duì)致密，第二相分布均勻，在壓力作用下兩相結(jié)合好，同時(shí)可以制造較復(fù)雜形狀的復(fù)合材料零部件，也可以實(shí)現(xiàn)局部強(qiáng)化。申請(qǐng)?zhí)?00410073315. 5的中國專利“金屬基復(fù)合材料型材制備方法及其專用裝置”采用壓力浸滲法，其先將預(yù)制體放入一個(gè)擠壓桶內(nèi)預(yù)熱，當(dāng)電阻絲加熱爐內(nèi)溫度達(dá)到 400-500 °C時(shí)，蓋上密封蓋，液壓機(jī)加壓，使密封蓋壓緊密封，然后使用抽真空設(shè)備通過抽氣管對(duì)擠壓桶抽真空；當(dāng)擠壓桶內(nèi)真空度達(dá)到0. 09-0. 1 MPa時(shí)，鋁液進(jìn)入擠壓桶內(nèi)；當(dāng)鋁液全部吸入擠壓桶內(nèi)后，挪開密封蓋，凸模下行加壓使金屬液浸滲到預(yù)制體中，得到金屬基復(fù)合材料。該壓力浸滲設(shè)備和方法采用機(jī)械裝置提供單向壓力，由壓頭(凸模)驅(qū)動(dòng)金屬液體浸滲成型，由于機(jī)械壓制的密封性缺陷，在壓滲成型過程中極易發(fā)生基體金屬液體的溢出和飛濺，使材料產(chǎn)生孔隙、疏松等缺陷，影響復(fù)合材料制備質(zhì)量，產(chǎn)生的金屬液體劇烈擾動(dòng)也會(huì)對(duì)第二相在金屬基體中分布帶來不利影響，另一方面在成型過程中壓頭單向壓力的不均性會(huì)使復(fù)合材料局部產(chǎn)生應(yīng)力集中，嚴(yán)重影響制備得到復(fù)合材料零部件在實(shí)際使用中的穩(wěn)定性和可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高壓氣體輔助熔滲制備金屬基復(fù)合材料的裝置及方法，以有效解決現(xiàn)有金屬基復(fù)合材料制造設(shè)備和技術(shù)，尤其是壓力浸滲法存在的不足，改善材料制備質(zhì)量，提高材料性能和穩(wěn)定可靠性，降低成本，從而可以滿足各領(lǐng)域提出的更高要求，推廣金屬基復(fù)合材料的實(shí)際應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，提出一種高壓氣體輔助熔滲制備金屬基復(fù)合材料的裝置，該裝置包括真空系統(tǒng)1、增壓充氣系統(tǒng)2、配氣系統(tǒng)3和制備系統(tǒng)4和總電氣控制柜5，其中，
所述真空系統(tǒng)1與所述制備系統(tǒng)4通過管道直接連接，為制備系統(tǒng)4抽取真空； 所述配氣系統(tǒng)3通過管道與所述增壓充氣系統(tǒng)2相連，向所述增壓充氣系統(tǒng)2提供制備所需的設(shè)計(jì)成分壓力氣體；
所述增壓充氣系統(tǒng)2包括一個(gè)緩沖罐205，所述增壓充氣系統(tǒng)2通過管道，經(jīng)緩沖罐 205與制備系統(tǒng)4相連，向制備系統(tǒng)4提供制備所需的設(shè)計(jì)成分的高壓氣體；
所述總電氣控制柜5與真空系統(tǒng)1、增壓充氣系統(tǒng)2、配氣系統(tǒng)3和制備系統(tǒng)4之間電氣連接，對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程操作和監(jiān)控。 所述真空系統(tǒng)1包括機(jī)械真空泵101和擴(kuò)散真空泵102，組成兩級(jí)真空系統(tǒng)，真空度達(dá)到 1. 0Χ1(Γ2 Pa。 所述配氣系統(tǒng)3包括多條氣路和與各氣路相連的混氣室303，為增壓充氣系統(tǒng)2提供壓力氣體；各氣路均由原始?xì)庠春蜌怏w質(zhì)量流量控制器302組成，所述氣體質(zhì)量流量控制器302控制各氣路原始?xì)庠礆怏w進(jìn)氣速度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力氣體組成成分的控制；所述混氣室303用于混合壓力氣體。所述增壓充氣系統(tǒng)2還包括空氣壓縮機(jī)201和增壓泵204，和所述緩沖罐205管道連接，為所述制備系統(tǒng)4提供所需的高壓氣體，所述空氣壓縮機(jī)201為所述增壓泵204提供動(dòng)力；將壓力氣體增壓注入到所述緩沖罐205中，所述緩沖罐205最大壓力為15 MPa0所述制備系統(tǒng)4包括高溫高壓爐401和高頻感應(yīng)加熱器402，其中所述高溫高壓爐 401采用高頻感應(yīng)加熱和爐體水冷夾層設(shè)計(jì)，用于基體金屬熔化和復(fù)合材料成型，所述制備系統(tǒng)4最高工作溫度和壓力分別為1350 tiC和10 MPa，精度為1 tiC和0.01 MPa0所述原始?xì)庠礆怏w是空氣，還原性氣體氫氣，保護(hù)性氣體氮?dú)?，惰性氣體氬氣，保護(hù)氣體六氟化硫；所述壓力氣體是選擇上述原始?xì)庠礆怏w中的單一氣體，或兩種及兩種以上氣體按設(shè)計(jì)成分組成的混合氣體。本發(fā)明還提出一種高壓氣體輔助熔滲制備金屬基復(fù)合材料的方法，其特征是所述方法采用高壓氣體提供壓力，驅(qū)動(dòng)熔融基體金屬液體有效填充第二相或預(yù)制體孔隙，結(jié)合保溫保壓處理，獲得理想的兩相結(jié)合，冷卻后，得到金屬基復(fù)合材料；所述第二相還可以裝填于設(shè)計(jì)模具中，直接獲得具有特定形狀、尺寸的金屬基復(fù)合材料零部件，實(shí)現(xiàn)近凈成型。該方法具體包括以下步驟
(1)將處理后的第二相或預(yù)制體裝填于型模中，將裝填好的型模安裝于石墨套筒中并把基體金屬材料置于型模上部，將裝備好的模具整體安裝于感應(yīng)加熱區(qū)；
(2)安裝并緊固爐蓋，連接真空系統(tǒng)和增壓充氣系統(tǒng)；
(3)對(duì)配氣系統(tǒng)中各氣路質(zhì)量流量控制器302進(jìn)行成分配比設(shè)定，打開所需原始?xì)怏w氣瓶，使各路氣體按設(shè)定成分配比進(jìn)入混氣室303 ；
(4)啟動(dòng)增壓充氣系統(tǒng)的空氣壓縮機(jī)201和增壓泵204，打開針閥601D，將混氣室中壓力氣體增壓注入緩沖罐205，直至緩沖罐中氣體壓力達(dá)到設(shè)定值后，關(guān)閉針閥601D及配氣系統(tǒng)和增壓充氣系統(tǒng)；
(5)打開針閥601A，依次開啟機(jī)械真空泵101和擴(kuò)散真空泵102對(duì)爐體16抽真空，真空度 <1. OXKT1 Pa ；
(6)開啟循環(huán)水，啟動(dòng)感應(yīng)加熱器402，將模具加熱到設(shè)定溫度并保溫相應(yīng)時(shí)間；
(7)關(guān)閉針閥601A，打開針閥601B，充入高壓氣體實(shí)現(xiàn)制備成型，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值后關(guān)閉針閥601B停止加壓，保溫保壓相應(yīng)時(shí)間；
(8)停止加熱，關(guān)閉擴(kuò)散真空泵102，當(dāng)溫度降至1000C以下后關(guān)閉機(jī)械真空泵101和循環(huán)水，打開針閥601C放氣，至爐內(nèi)壓力達(dá)到大氣壓后，斷開真空系統(tǒng)和增壓充氣系統(tǒng)，關(guān)閉針閥601C，打開爐蓋，取出模具脫模，得到具有特定形狀和尺寸的金屬基復(fù)合材料零部件。
所述第二相選擇金剛石、石墨、碳纖維、納米碳管、SiC、AlN或TiC材料；為粉末顆粒狀或纖維狀；基體選擇熔點(diǎn)低于裝置最高使用溫度的鋁、鎂、銅、銀及其合金材料。所述方法在制備Al/Diamond復(fù)合材料時(shí)，第二相為Diamond顆粒，粒度150 μ m， 基體金屬純Al，制備條件壓力氣體高純Ar，溫度800 %，氣壓壓力0. 55 MPa，保溫保壓30 min ；
所述方法在制備Cu/Diamond復(fù)合材料時(shí)，第二相Diamond顆粒粒度25 μ m，基體金屬純Cu，制備條件壓力氣體94 vol. % Ar+6 vol. % H2，溫度800 °C，氣壓壓力3.00 MPa，保溫保壓30 min ；
所述在方法制備Mg/SiCp復(fù)合材料是，第二相SiC顆粒粒度59 μ m，基體金屬純Mg，制備條件壓力氣體99 vol. % N2+1 vol. % SF6,溫度750 °C，氣壓壓力5.00 MPa，保溫保壓10 min。本發(fā)明的積極效果表現(xiàn)在
1、采用本發(fā)明的裝置及方法制備金屬基復(fù)合材料，可以消除孔洞、疏松等組織缺陷，使第二相分布均勻，與基體結(jié)合好，顯著提高復(fù)合材料制備質(zhì)量，同時(shí)結(jié)合合理的保溫保壓制備工藝，可以有效地控制兩相界面結(jié)構(gòu)，提高復(fù)合材料性能，以應(yīng)用于電子封裝領(lǐng)域的Al/ Diamond復(fù)合材料為例，采用本發(fā)明，高壓氣體高純Ar，溫度800 %，氣壓壓力0. 55 MPa，保溫保壓30 min的制備條件下得到的材料，主要性能指標(biāo)熱導(dǎo)率可以達(dá)到649 W/mK，相較于傳統(tǒng)方法制備得到的200 W/mK得到了大幅度的提升；
2、采用本發(fā)明的裝置及方法，通過合理的高壓氣體成分設(shè)計(jì)，可以有效解決特殊金屬基復(fù)合材料制備過程中存在的問題，提高復(fù)合材料的制備質(zhì)量，例如，鎂基復(fù)合材料，如Mg/ SiC，選擇高壓氣體為(99 vol. % N2+l vol. % SF6)可以有效解決基體金屬氧化問題，再如 Cu/Diamond復(fù)合材料，高壓氣體選擇(94 vol. % Ar+6 vol. % H2)可以有效解決金剛石在復(fù)合材料高溫制備過程中的石墨化問題；
3、本發(fā)明的裝置及方法可以應(yīng)用于大量類型金屬基復(fù)合材料的制備，制備質(zhì)量高，可重復(fù)性強(qiáng)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀復(fù)合材料零部件的近凈成形。


圖1是本發(fā)明的制備裝置的裝配結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是制備裝置的冷壁式高溫高壓爐結(jié)構(gòu)示意圖； 圖中
權(quán)利要求
1.一種高壓氣體輔助熔滲制備金屬基復(fù)合材料的裝置，其特征是該裝置包括真空系統(tǒng)(1)、增壓充氣系統(tǒng)(2)、配氣系統(tǒng)(3)、制備系統(tǒng)(4)和總電氣控制柜(5)，其中，所述真空系統(tǒng)(1)與所述制備系統(tǒng)(4)通過管道直接連接，為制備系統(tǒng)(4)抽取真空；所述配氣系統(tǒng)(3)通過管道與所述增壓充氣系統(tǒng)(2)相連，向所述增壓充氣系統(tǒng)(2)提供制備所需的設(shè)計(jì)成分壓力氣體；所述增壓充氣系統(tǒng)(2)包括一個(gè)緩沖罐(205)，所述增壓充氣系統(tǒng)(2)通過管道，并經(jīng)由緩沖罐(205)與制備系統(tǒng)(4)相連，向制備系統(tǒng)(4)提供制備所需設(shè)計(jì)成分的高壓氣體；所述總電氣控制柜(5)與真空系統(tǒng)(1)、增壓充氣系統(tǒng)(2)、配氣系統(tǒng)(3)和制備系統(tǒng) (4)之間電氣連接，對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程操作和監(jiān)控。
2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓氣體輔助熔滲制備金屬基復(fù)合材料的裝置，其特征是 所述真空系統(tǒng)(1)包括機(jī)械真空泵(101)和擴(kuò)散真空泵(102)，組成兩級(jí)真空系統(tǒng)，真空度達(dá)到 1. 0Χ1(Γ2 Pa。
3.依據(jù)權(quán)利要求1所述一種高壓氣體輔助熔滲制備金屬基復(fù)合材料的裝置，其特征是所述配氣系統(tǒng)C3)包括多條氣路和與各氣路相連的混氣室(303)，為增壓充氣系統(tǒng)(2) 提供壓力氣體；所述氣路由原始?xì)庠春蜌怏w質(zhì)量流量控制器(302)組成，所述氣體質(zhì)量流量控制器(302)控制各氣路原始?xì)庠礆怏w進(jìn)氣速度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力氣體組成成分的控制； 所述混氣室(303)用于混合壓力氣體。
4.依據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓氣體輔助熔滲制備金屬基復(fù)合材料的裝置，其特征是 所述增壓充氣系統(tǒng)還包括空氣壓縮機(jī)(201)和增壓泵(204)，與所述緩沖罐(205)管道連接，為所述制備系統(tǒng)(4)提供所需的高壓氣體，所述空氣壓縮機(jī)(201)為所述增壓泵(204) 提供動(dòng)力；將壓力氣體增壓注入到所述緩沖罐(205)中，所述緩沖罐(205)最大壓力為15 MPa。
5.依據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓氣體輔助熔滲制備金屬基復(fù)合材料的裝置，其特征是 所述制備系統(tǒng)(4)包括高溫高壓爐(401)和高頻感應(yīng)加熱器(402)，其中所述高溫高壓爐 (401)采用高頻感應(yīng)加熱和爐體水冷夾層設(shè)計(jì)，用于基體金屬熔化和復(fù)合材料成型，所述制備系統(tǒng)4最高工作溫度和壓力分別為1350 tiC和10 MPa，精度為1 tiC和0.01 MPa0
6.依據(jù)權(quán)利要求1或3所述的高壓氣體輔助熔滲制備金屬基復(fù)合材料的裝置，其特征是所述原始?xì)庠礆怏w是空氣，還原性氣體氫氣，保護(hù)性氣體氮?dú)猓栊詺怏w氬氣，保護(hù)氣體六氟化硫；所述壓力氣體是選擇上述原始?xì)庠礆怏w中的單一氣體，或兩種及兩種以上氣體按設(shè)計(jì)成分組成的混合氣體。
7.一種使用權(quán)利要求1-6所述高壓氣體輔助熔滲制備金屬基復(fù)合材料的裝置的高壓氣體輔助熔滲制備金屬基復(fù)合材料的方法，其特征是所述方法采用高壓氣體提供壓力，驅(qū)動(dòng)熔融基體金屬液體有效填充第二相或預(yù)制體孔隙，結(jié)合保溫保壓處理，獲得理想的兩相結(jié)合，冷卻后，得到金屬基復(fù)合材料；所述第二相還可以裝填于設(shè)計(jì)模具中，直接獲得具有特定形狀、尺寸的金屬基復(fù)合材料零部件，實(shí)現(xiàn)近凈成型。
8.依據(jù)權(quán)利要求7所述的高壓氣體輔助熔滲制備金屬基復(fù)合材料的方法，其特征是該方法具體包括以下步驟(1)將處理后的第二相或預(yù)制體裝填于型模中，將裝填好的型模安裝于石墨套筒中并把基體金屬材料置于型模上部，將裝備好的模具整體安裝于感應(yīng)加熱區(qū)；(2)安裝并緊固爐蓋，連接真空系統(tǒng)和增壓充氣系統(tǒng)；(3)對(duì)配氣系統(tǒng)中各氣路質(zhì)量流量控制器(302)進(jìn)行成分配比設(shè)定，打開所需原始?xì)怏w氣瓶，使各路氣體按設(shè)定成分配比進(jìn)入混氣室(303)；(4)啟動(dòng)增壓充氣系統(tǒng)的空氣壓縮機(jī)(201)和增壓泵(204)，打開針閥(601D)，將混氣室中壓力氣體增壓注入緩沖罐005)，直至緩沖罐中氣體壓力達(dá)到設(shè)定值后，關(guān)閉針閥 (601D)及配氣系統(tǒng)和增壓充氣系統(tǒng)；(5)打開針閥(601A)，依次開啟機(jī)械真空泵(101)和擴(kuò)散真空泵(102)對(duì)爐體(16)抽真空，真空度<1. OX KT1 Pa;(6)開啟循環(huán)水，啟動(dòng)感應(yīng)加熱器002)，將模具加熱到設(shè)定溫度并保溫相應(yīng)時(shí)間；(7)關(guān)閉針閥(601A)，打開針閥(601B)，充入高壓氣體實(shí)現(xiàn)制備成型，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值后關(guān)閉針閥(601B)停止加壓，保溫保壓相應(yīng)時(shí)間；(8)停止加熱，關(guān)閉擴(kuò)散真空泵(102)，當(dāng)溫度降至100%以下后關(guān)閉機(jī)械真空泵 (101)和循環(huán)水，打開針閥(601C)放氣，至爐內(nèi)壓力達(dá)到大氣壓后，斷開真空系統(tǒng)和增壓充氣系統(tǒng)，關(guān)閉針閥(601C)，打開爐蓋，取出模具脫模，得到具有特定形狀和尺寸的金屬基復(fù)合材料零部件。
9.依據(jù)權(quán)利要求7所述的高壓氣體輔助熔滲制備金屬基復(fù)合材料的方法，其特征是 所述第二相選擇金剛石、石墨、碳纖維、納米碳管、Sic、AlN或TiC材料；為粉末顆粒狀或纖維狀；基體選擇熔點(diǎn)低于裝置最高使用溫度的鋁、鎂、銅、銀及其合金材料。
10.依據(jù)權(quán)利要求7-9所述的高壓氣體輔助熔滲制備金屬基復(fù)合材料的方法，其特征是所述方法制備Al/Diamond復(fù)合材料，第二相為Diamond顆粒，粒度150 μ m，基體金屬純 Al，制備條件壓力氣體高純Ar，溫度800°C，氣壓壓力0. 55 MPa，保溫保壓30 min ；所述方法制備Cu/Diamond復(fù)合材料，第二相Diamond顆粒粒度25 μ m，基體金屬純Cu， 制備條件壓力氣體氣體94 vol. % Ar+6 vol. % H2，溫度800 ，氣壓壓力3· 00 MPa，保溫保壓 30 min ；所述方法制備Mg/SiCp復(fù)合材料，第二相SiC顆粒粒度59 μ m，基體金屬純Mg，制備條件壓力氣體“vol. % N2+! vol. % SF6,溫度75O °C，氣壓壓力5.00 MPa，保溫保壓10 min。
全文摘要
本發(fā)明為一種高壓氣體輔助熔滲制備金屬基復(fù)合材料的裝置及方法，該裝置由四大功能系統(tǒng)，即真空系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)、增壓充氣系統(tǒng)和制備系統(tǒng)相互連接組成；采用此裝置的制備方法是應(yīng)用高壓氣體提供壓力，驅(qū)動(dòng)熔融基體金屬液體有效填充第二相或預(yù)制體孔隙，冷卻后獲得復(fù)合材料。本發(fā)明可以顯著消除組織缺陷，通過保溫保壓處理實(shí)現(xiàn)對(duì)兩相界面結(jié)構(gòu)的有效控制，提高復(fù)合材料性能，以Al/Diamond復(fù)合材料為例熱導(dǎo)率可達(dá)到649W/mK；通過合理的高壓氣體成分設(shè)計(jì)，可解決特殊金屬基復(fù)合材料制備中存在的問題，提高復(fù)合材料制備質(zhì)量，如基體金屬M(fèi)g的活性和Diamond的高溫石墨化問題等；實(shí)現(xiàn)大量類型金屬基復(fù)合材料復(fù)雜形狀零部件的近凈成形；本發(fā)明制備質(zhì)量高，可重復(fù)性強(qiáng)。
文檔編號(hào)B22D19/14GK102179502SQ201110105288
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月26日
發(fā)明者吳建華, 張洋, 張海龍, 李甲甲, 楊濱, 王艷麗, 王西濤 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)