[发明专利]一种非均质多功能金属基复合材料铸件的制备方法

说明书

本发明涉及一种非均质多功能金属基复合材料铸件的制备方法，属于金属材料加工领域。该方法的步骤包括(1)功能组件和功能熔体的设计；(2)功能组件的制备；(3)功能组件的预热；(4)多功能金属基复合材料铸件的铸造成形；(5)取件，模具清理。本发明能够制备出兼顾各种功能需求的金属基复合材料铸件，满足铸件不同的功能需求。本发明铸造工艺简单，流程少，成本低，符合目前社会节能环保的主题。

技术领域

本发明涉及一种非均质多功能金属基复合材料铸件的制备方法，属于金属材料加工领域。

背景技术

随着科技迅猛发展，对材料的综合性能的要求愈加提高，传统金属材料已渐渐不能满足实际需求，为提升飞行器、汽车等的使用性能，减轻其重量、提高有效载荷、降低能源消耗，具有比强度、比模量高，耐磨性、耐疲劳性、高导热性和低热膨胀系数等特点的金属基复合材料受到极大重视，发展迅速，成为了国内外高新技术领域的重要研究方向之一。

虽然金属基复合材料具有比强度、比模量高，耐磨性、耐疲劳性、高导热性和低热膨胀系数的特点，但是单一的金属基复合材料部件也难以满足宇航、航空、先进动力等高技术领域对材料提出的更严苛的要求，因此兼具各种功能的金属基复合材料的研究和制备显得愈加重要，其非均质的特性在特定环境下相比均质复合材料具有非常优异的性能，可以发挥不同金属或金属基复合材料的优点，又能克服各自的弱点。因此它的出现引起众多领域研究者的重视，并且发展成为当前结构材料研究领域中的重要课题之一，应用前景广阔。

但是目前兼具各种功能的金属基复合材料及其部件的制备方法还远未达到规范化和实用化，大多数情况下的工程实践都是通过批量生产的大量均质材料进行零件设计，然后进行复合而成，而且功能层之间的界面结合差、缺陷多仍然是一个难以克服的问题，造成金属基复合材料部件未达到应有的性能。而且流程长，成本高昂，因此如何高效制备兼具各种功能的金属基复合材料部件成为研究重点。

发明内容

为了避免金属基复合材料各功能层出现的界面结合差，缺陷多、性能不高、生产成本高等问题，本发明提供一种非均质多功能金属基复合材料铸件的制备方法。

一种非均质多功能金属基复合材料铸件的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)功能组件和功能熔体的设计：根据铸件各部分不同功能的需要，设置功能组件和功能熔体；

根据多功能金属基复合材料铸件的功能需求和结构特点，对铸件的各功能组件进行功能设计和结构设计；在功能设计时，根据各组件的性能和功能需求，选择合适的材料、成分与配比；在结构设计时，首先根据各组件的功能需要，优化需要满足的结构设计，同时统筹考虑模具设计的方便及其成形需要；

在对功能熔体进行设计时，选择功能熔体的材料、成分以及配比，以满足铸件具备单一或多种功能的需求；

(2)功能组件的制备：根据功能组件需要满足的功能特点以及选定的材料、成分及配比，制备功能组件；

(3)功能组件的预热：对功能组件进行预热；

(4)多功能金属基复合材料铸件的铸造成形：将预热完毕的功能组件转移输送到已经达到预定温度的模具型腔中，然后将功能熔体倒入模具型腔中，闭合模具，加压保压，使功能熔体与功能组件进行良好的冶金结合，获得界面良好的非均质多功能金属基复合材料铸件；

(5)取件，模具清理：铸造结束时，打开模具，将铸件从模具型腔中取出，然后清理模具，喷涂脱模剂，重复上述流程，进入下一次铸造。

本发明方法中，功能组件为具有高强度、高韧性、高导热、高导电、高耐磨、高导磁和高屏蔽中一种或多种功能特点的组件；功能组件可采用金属材料功能组件，也可采用金属基复合材料功能组件。