[发明专利]一种碳化硅晶须增强铝基复合材料等温多向锻造方法

权利要求书

1.一种碳化硅晶须增强铝基复合材料等温多向锻造方法，其特征在于：包括以下步骤：

1) 制备碳化硅晶须预制块：采用碳化硅晶须制造晶须预制块；

2) 包覆铝合金：晶须预制块放入模具中，浇铸铝合金熔化液体填充预制块与模具之间的缝隙；

3) 制备复合材料铸锭：继续向模具中浇铸铝合金熔化液体，加压，压力条件下降温凝固，将所得复合材料铸锭取出；

4) 复合材料铸锭机械加工：将所得复合材料铸锭上表面的铝合金层车削掉，露出复合材料，并将铸锭外径包裹的铝合金层厚度车削到预制块直径的5%-15%；最终圆柱上下端面的边处倒角R2；

5) 高温下镦粗：将步骤4)所得复合材料铸锭预热，上下加垫预热后的铝合金软垫，放入上下砧预热后的压力机的上下砧之间镦粗；所述镦粗，首先沿着铸锭轴向镦粗，压下率为20%~35%，应变速率为0.03~0.08/s，然后依次沿着任意两个互相垂直的径向进行侧向镦粗，压下率为10%~20%，应变速率为0.02~0.04/s；

6) 降温后镦粗：压力机上砧和下砧温度降低10℃，再次镦粗；所述再次镦粗，首先沿着铸锭轴向镦粗，压下率为15%~35%，应变速率为0.03~0.08/s，然后依次沿着任意两个互相垂直的径向进行侧向镦粗，压下率为20%~30%，应变速率为0.02~0.04/s；

7) 重复步骤6) 3-12次，当变形量达到要求的累积变形量时，停止锻造，获得晶须增强铝基复合材料锻坯。

2.根据权利要求1所述的碳化硅晶须增强铝基复合材料等温多向锻造方法，其特征在于：步骤1)所述晶须预制块中碳化硅晶须的体积分数为15-30%，晶须预制块的形状为圆柱体、高度与直径比值为(0.7-1.5):1。

3.根据权利要求1所述的碳化硅晶须增强铝基复合材料等温多向锻造方法，其特征在于：步骤2)具体为：将耐热钢模具下端内孔采用石墨密封后，将晶须预制块放入模具中心，将模具加热并保温一段时间后，将700-780℃的6xxx系列铝合金熔化液体或2xxx系列铝合金熔化液体浇铸到晶须预制块与模具之间的缝隙中，最终铝合金熔化液体液面与晶须预制块上端面平齐；模具腔为圆柱状，模具腔的内径至少比晶须预制块直径大20%。

4.根据权利要求3所述的碳化硅晶须增强铝基复合材料等温多向锻造方法，其特征在于：步骤2)所述模具加热到400-450℃并保温60-90min。

5.根据权利要求1所述的碳化硅晶须增强铝基复合材料等温多向锻造方法，其特征在于：步骤3)具体为：将步骤2)中的模具继续加热后保温一段时间，将高温的铝合金熔化液体浇铸到模具中，在晶须预制块上端面上方形成铝合金熔化液体层，铝合金熔化液体层厚度为预制块高度的1.3倍以上，在铝合金熔化液体层上方放置石墨密封垫密封，施加压力促使铝合金熔化液体浸渗到预制块中的缝隙中，压力为3-5MPa，保持压力直到浸渗结束， 即上压头不再移动；浸渗结束后调整压力为100-120MPa，自然降温凝固，模具温度降低到200℃以下后将所得铸锭从模具中退出。

6.根据权利要求5所述的碳化硅晶须增强铝基复合材料等温多向锻造方法，其特征在于：所述模具继续加热，加热到550-580℃，保温90-120min。

7.根据权利要求5所述的碳化硅晶须增强铝基复合材料等温多向锻造方法，其特征在于：所述高温的铝合金熔化液体，温度为750-780℃，铝合金熔化液体的成分与步骤2)使用的铝合金熔化液体相同。

8.根据权利要求1所述的碳化硅晶须增强铝基复合材料等温多向锻造方法，其特征在于：步骤5)所述复合材料铸锭预热，预热温度为480-550℃，升温速率为5-10℃/min，到达预热温度后保温时间为((1.2-1.5)×D)min，D为步骤4)所得复合材料铸锭单位为mm时的铸锭直径数值。