[发明专利]一种大型薄壁SiC增强2014铝合金基复合材料铸件的高压差压成形方法

说明书

一种大型薄壁SiC增强2014铝合金基复合材料铸件的高压差压成形方法，它涉及一种高压差压成形方法。本发明为了解决现有大型薄壁SiC增强2014铝合金基复合材料铸件贯穿性裂纹的问题。本发明的方法：一、SiC增强2014铝合金基复合材料分成A、B两份；二、A份熔化至720‑740℃时，加入B份，控制熔体温度保温；三、封闭下压力罐，升液管插入坩埚内，放置并锁紧铸型，安装上压力罐后封闭；四、打开上压力罐和下压力罐之间的互通阀，同时从下压力罐通入高压气体，至罐内的压力均达到1.8MPa～3.2MPa，关闭互通阀；五、控制上压力罐排气，差压铸造成形。本发明方法获得铸件SiC颗粒分布的均匀程度提升70％以上。

技术领域

本发明涉及一种高压差压成形方法；具体涉及一种大型薄壁SiC增强2014铝合金基复合材料铸件的高压差压成形方法。

背景技术

大型薄壁SiC增强2014铝合金基复合材料铸件广泛应用于舰船、水下及军事工业。其加工制造流程中涉及铸造、机械加工等加工过程，由于SiC增强2014铝合金基复合材料的抗切削性能强，减少机械加工过程可以显著降低成本和制造难度，因此铸件的壁厚一般设计的较薄，由于其壁厚较薄因此铸造难度更加突出，目前面临的主要问题是SiC增强分布不均匀，SiC集中的部位由于颗粒间相互接触而形成微裂纹源，后续机械加工过程产生贯穿性裂纹从而导致铸件报废。对于仅仅由2014铝合金成形的大型薄壁铸件，通常的解决薄壁所带来问题的办法是采用较高的熔体浇注温度，一般浇注温度720℃以上，或者是提高浇注速度使金属基体熔体的流动性更好，以便于成形复杂薄壁结构。但是对于SiC增强2014铝合金基复合材料而言，以上的方法收效甚微，原因是提高2014铝合金基体金属熔体流动性的同时并不能有效改善SiC增强相的流动性，这会导致浇铸出的SiC增强2014铝合金基复合材料铸件中SiC增强相的分布不均匀，使整个铸件的性能分布不均匀，铸件力学性能稳定性差；SiC集中的部位由于颗粒间相互接触而产生微裂纹源，极易在后续机械加工过程产生贯穿性裂纹从而导致铸件报废。

发明内容

本发明要解决现有大型薄壁SiC增强2014铝合金基复合材料铸件成形过程SiC增强分布不均匀，SiC集中的部位由于颗粒间相互接触而产生微裂纹源的问题，进而提出一种大型薄壁SiC增强2014铝合金基复合材料铸件的高压差压成形方法。本发明方法实现了铸造过程SiC增强相的分布均匀性并有效隔离SiC增强相的目的。

为解决上述问题，本发明一种大型薄壁SiC增强2014铝合金基复合材料铸件的高压差压成形方法是按下述步骤进行的：

步骤一、取SiC增强2014铝合金基复合材料，分成A、B两份，其中A份占SiC增强2014铝合金基复合材料总重量的30％-40％，其余为B份；

步骤二、将A份置于反重力成形装置的下压力罐的坩埚中，熔化至720℃～740℃时，加入B份，控制熔体温度在690℃-700℃，保温；

步骤三、然后封闭下压力罐，升液管插入坩埚内，放置并锁紧铸型，安装上压力罐后封闭；

步骤四、打开上压力罐和下压力罐之间的互通阀，同时从下压力罐通入高压气体，至上压力罐和下压力罐内的压力均达到1.8MPa～3.2MPa，关闭互通阀；

步骤五、控制上压力罐排气，差压铸造成形；即得到复合材料铸件。

进一步地限定，步骤一所述SiC增强2014铝合金基复合材料中SiC增强相体积分数范围在12％-15％。

进一步地限定，步骤一所述的SiC增强2014铝合金基复合材料中SiC增强相是由外加颗粒法添加的；具体是由平均粒径为10μm的SiC增强相和平均粒径为100μm的SiC增强相组成的。

进一步地限定，所述10μm的SiC增强相占SiC增强相总体积的40％～60％。

进一步地限定，步骤二的保温时间为20min～40min。