[发明专利]增强相金属梯度复合材料制造工艺及设备

权利要求书

1.一种增强相金属梯度复合材料制造工艺，其特征是：首先将增强颗粒或增强短纤维或固体自润滑材料或含硼自熔合金等具有特殊性能的材料与粘结剂、溶剂混合后或将各种强碳化物、氮化物形成元素合金粉与碳粉、含氮合金或含氮材料和反应促进剂Al粉、FeO粉、CuO粉等与一定量的溶剂和粘结剂和填充剂一起按一定的比例或按化学反应所需的摩尔配比混合后，将其压制成所需形状和尺寸的膏块，然后将膏块烘干后固定在塑料泡沫模型的所需位置上，在其上面涂刷一层具有高透气性的耐火材料涂料，烘干后，放入砂箱内，填上铸造干砂，然后启动电动振动器和真空泵进行真空负压振动造型，或将所压制好的膏块固定在铸造砂型内的所需位置上，将熔炼好的所需成分的基体金属液倒入浇注钢包内，启动电动振动器和真空泵对砂箱进行抽真空或振动，启动电磁感应加热器对铸造砂型或砂箱内的膏块进行感应加热，待达到100-1200℃后浇入基体金属液，泡沫塑料模样和合金膏块中的粘结剂和溶剂遇到高温金属液产生分解和气化，所产生的气体被真空泵抽出，高温金属液向合金粉末的空隙中渗入，合金颗粒产生熔融、分解和扩散或合金粉末在高温下发生化学反应合成所需成分的碳化物或氮化物颗粒，在浇注过程中真空泵和电动振动器不停止对砂箱进行抽真空和振动，电磁感应加热器继续对合金膏块和基体金属液进行加热保温3-20分钟，在达到所预定的时间和温度后停止加热和抽真空和振动，从而制造成在基体金属的外表面或内表面或在其表面所需的部位上或材料的通体表面上形成具有抗磨、耐腐蚀、导电或含有自润滑性能等特殊性能的大厚度的合金层的梯度功能复合材料或铸件产品，如破碎机锤头、板锤、鄂板、球磨机衬板、轧钢导卫板、导卫辊、各种轧辊和轧辊辊环、各种缸体、各种泵体、各种刀具、切削刃具、各种轴瓦、闸瓦、闸板和各种轴类、板类和异型件等复合材料和产品。

2.根据权利要求1所述的一种增强相金属梯度复合材料制造工艺，其特征是：在基体金属液浇注完毕后，启动压力机对铸型内的金属液进行液态挤压。

3.根据权利要求1所述的一种增强相金属梯度复合材料制造工艺，其特征是：增强体为各种材质的颗粒或短纤维材料，增强颗粒为WC、TiC、VC、SiC、NbC、BC、Cr₂C和TiN、BN、VN、SiN等高熔点难熔金属化合物颗粒和高碳铬铁合金、钛铁合金等铁合金所制备的颗粒和各种基体的含硼自熔合金粉或在其自熔合金粉中加入一定含量的WC、TiC、VC、SiC、NbC、BC、Cr₂C和TiN、BN、VN、SiN颗粒的混合粉末或MoS₂、WS₂等自润滑材料颗粒，增强短纤维为各种氧化物、碳化物、硼化物等材料的短纤维，基体金属材料为各种材质的黑色金属、有色金属。

4.根据权利要求1所述的一种增强相金属梯度复合材料制造工艺，其特征是：增强颗粒由强碳化物或氮化物的合成元素合金Ti、V、Nb、B、W、Si、Cr等合金粉末与一定含量的反应促进剂Al粉、C粉、CuO粉、FeO粉、含氮合金或含氮材料等和一定含量的粘结剂、溶剂按一定的比例或按化学反应摩尔配比，混合后在基体金属液的高温下反应合成的各种碳化物或氮化物颗粒。

5.根据权利要求1所述的一种增强相金属梯度复合材料制造工艺，其特征是：溶剂为硼砂、硼酸、氟硼酸钠、氯化氨等，反应促进剂为Al粉、C粉、CuO粉、FeO粉等，粘结剂为各种成分的有机粘结剂或无机粘结剂或各种有机和无机粘结剂的混合体。

6.实现一种增强相金属梯度复合材料制造工艺的设备，其特征是：该设备有一工作台，在工作台的上面安装有砂箱或铸造砂型，在砂箱的上面安装有砂箱盖，在砂箱的任一侧面安装有真空管道，真空管道与控制阀门和真空泵相连结，在砂箱内或砂型的外部安装有电磁感应加热器，在工作台上安装有电动振动器，在砂箱或砂型的上部或侧面安装有浇注漏斗，在浇注漏斗的下面连接有浇注流道，在砂箱或砂型的上部安装有压力机。

7.根据权利要求6所述的一种增强相金属梯度复合材料制造工艺的设备，其特征是：电磁感应加热器的感应电源为工频感应电源、中频感应电源或高频感应电源。

8.根据权利要求6所述的一种增强相金属梯度复合材料制造工艺的设备，其特征是：模具材料即可以由耐高温的耐火材料或石墨制作，也可以采用水冷导磁体材料制作，其形状可以是矩形、方形、长方形、椭圆形、圆形、异型等各种几何形状，其结构即可以是整体结构，亦可以是双开合哈复式结构或组合式结构。