[发明专利]铝基复合材料和铝基复合材料零件的成形方法及其成形装置

权利要求书

1.一种铝基复合材料或铝基复合材料零件的成形方法，其特征在于：采用半固态的成形方法，具有以下步骤：

①将铝合金粉末与增强相粉末混合均匀，得到混合粉末(6)；

②将步骤①得到的混合粉末(6)加入到具有规则内腔的冷压器具中进行冷压，得到与冷压器具的内腔形状相对应的复合材料的坯体(61)；

③将步骤②得到的复合材料的坯体(61)加入加热装置中进行加热而成为半固态的固液混合物(62)；

④将步骤③得到的固液混合物(62)注射填充到组合模具(5)的型腔(51)内，得到与型腔(51)形状相对应的铝基复合材料或铝基复合材料零件(63)。

2.根据权利要求1所述的铝基复合材料或铝基复合材料零件的成形方法，其特征在于：

步骤①中，铝合金粉末与增强相粉末的重量比为2∶1～19∶1；

步骤②中，通过控制料斗(4)的阀门(41)，将步骤①得到的混合粉末(6)根据需要定量由料斗(4)加入到作为冷压器具的冷压室(11)中，冷压时，启动液压泵(13)，使推杆(12)以280MPa～320MPa的压力对混合粉末(6)进行冷压压制，并保压5min～20min，而得到圆柱形的复合材料的坯体(61)；压制时挡板(3)处于阻挡位置；

步骤③中，通过将挡板(3)由阻挡位置变换到开启位置，而由推杆(12)将步骤②得到的复合材料的坯体(61)推入至作为加热装置的半固态加热保温室(21)中，然后挡板(3)回复到阻挡位置；通过线圈加热的方法使复合材料的坯体(61)被加热到550℃～650℃的半固态温度而成为固液混合物(62)，然后保温10min～30min；

步骤④中，使挡板(3)由阻挡位置变换到开启位置后，再次启动液压泵(13)，而使推杆(12)以180MPa～220MPa的压力将步骤③得到的固液混合物(62)通过导流锥口板(23)以及半固态成形填充通道(52)注射填充到组合模具(5)的型腔(51)内。

3.根据权利要求1或2所述的铝基复合材料或铝基复合材料零件的成形方法，其特征在于：步骤①中所述的增强相粉末的化学成分为SiC、TiC或者Al₂O₃。

4.根据权利要求3所述的铝基复合材料或铝基复合材料零件的成形方法，其特征在于：步骤①中所述的增强相粉末是由所述的相应成分的块状或颗粒状增强相物质通过机械球磨后过筛得到，粉末粒子的平均粒径为10μm～80μm。

5.根据权利要求1或2所述的铝基复合材料或铝基复合材料零件的成形方法，其特征在于：步骤①中所述的铝合金粉末的成分为Al_aM_bN_c；其中M为Mg、Si、Cu、Zn中的至少一种；N为Mn、Ti、Ni、Fe、Cr中的一种或者两种或者三种；a、b、c为重量份数，且a+b+c＝100，86≤a≤99，0≤b≤13，0≤c≤1，且b和c不同时为0，1≤(b+c)≤14。

6.根据权利要求5所述的铝基复合材料或铝基复合材料零件的成形方法，其特征在于：步骤①所述的铝合金粉末是由雾化法制备的铝合金粉末或者是由喷射成形法得到的过喷粉末，粉末粒子的平均粒径为20μm～100μm。

7.根据权利要求1或2所述的铝基复合材料或铝基复合材料零件的成形方法，其特征在于：步骤②中，冷压时的环境温度为0℃～50℃。

8.一种铝基复合材料或铝基复合材料零件的成形装置，其特征在于：包括料斗(4)、冷压室(11)、推杆(12)、液压泵(13)、挡板(3)、半固态加热保温室(21)、加热线圈(22)、导流锥口板(23)和组合模具(5)；所述的组合模具(5)、导流锥口板(23)、半固态加热保温室(21)、挡板(3)、冷压室(11)、推杆(12)和液压泵(13)按照从左至右的顺序依次设置；

冷压室(11)和半固态加热保温室(21)均包括圆柱形的内腔，且两者的内腔的孔径大小相同，两者内腔的轴线也相同；

料斗(4)位于冷压室(11)的上方且与冷压室(11)的内腔相通；

推杆(12)位于冷压室(11)中且与冷压室(11)左右滑动连接，推杆(12)也作为液压泵(13)的活塞；

挡板(3)设有过料孔(31)，挡板(3)位于半固态加热保温室(21)与冷压室(11)之间，挡板(3)可相对于半固态加热保温室(21)和冷压室(11)处于由其板体遮住半固态加热保温室(21)的内腔和冷压室(11)的内腔的阻挡位置，以及处于由其过料孔(31)将半固态加热保温室(21)的内腔和冷压室(11)的内腔相接通的开启位置；

加热线圈(22)围绕半固态加热保温室(21)的外周设置；导流锥口板(23)设有圆台形通道，该圆台形通道的直径较小的端口与组合模具(5)的半固态成形填充通道(52)；半固态成形填充通道(52)与组合模具(5)的型腔(51)相通。