新型材料的铸造成形的技术研究分析

hbzhan内容导读：此法是对处于固液两相区的熔体施加强烈的搅动形成低粘度的半固态浆液，同时引入陶瓷颗粒，利用半固态浆液的触变特性分散增强相，在一定压力下充型凝固成形。此工艺是一种两相工艺，局限于大结晶范围的合金。

1．液态金属／陶瓷颗粒搅拌铸造成形

通过机械搅拌在液态金属中产生涡流从而引入陶瓷颗粒并使其分布均匀。采用这种方法制造铝基复合材料，陶瓷颗粒尺寸可小到10μm，增强相的体积分数可达25％。

2．熔体浸渗铸造法

熔体浸渗工艺包括压力浸渗和无压浸渗。前者是利用机械装置或惰性气体作为压力媒体将金属熔体浸渍渗透进多孔的陶瓷预制块中，可制备体积分级高达50％的复合材料，此方法已被广泛应用。后者是在氮气气氛下不需施加任何压力合金熔体就能良好地浸透陶瓷粉末预制块中，可制备体积分数高达55％的复合材料。

3.挤压铸造法

此方法先从机械搅拌法制备复合浆料，然后将液态复合浆料倒入挤压模（需预热）内，起动液压机，使液态浆料在一定的比压下凝固成形。

4.高能超声法

该方法是在金属熔化后，一边利用超声发生装置（多用磁致伸缩换能器）施加超声振动，一边加入陶瓷颗粒，实现均匀混合以后浇注成形。也可将陶瓷颗粒制成预制件，浇入液体金属后，施加超声进行熔体浸渗。该方法可在极短的时间里（数十秒）实现颗粒的均匀分布。

5．流变铸造法

此法是对处于固液两相区的熔体施加强烈的搅动形成低粘度的半固态浆液，同时引入陶瓷颗粒，利用半固态浆液的触变特性分散增强相，在一定压力下充型凝固成形。此工艺是一种两相工艺，局限于大结晶范围的合金。

6．原位反应铸造法

这是近发展的一种崭新方法。它与上述五种方法的根本区别在于：增强陶瓷颗粒不是外加的，而是在制备过程中通过化学反应在原位生成。其基本原理是：在一定的液态合金中，利用合金液的高温，使合金液中的合金元素之间或合金元素与化合物之间发生化学反应，生成一种或几种陶瓷增强颗粒，然后通过铸造成形获得由原位颗粒增强的金属基复合材料。

金属基复合材料的制备工艺目前尚处于研究开发中，在上述各种方法中，具产业化前景的是机械搅拌铸造法。因为其工艺简单、成本低，对熔体及增强颗粒的种类几乎没有限制，具有广泛的适应性。但要真正实现大规模工业生产还需解决以下几个问题：颗粒微观分布的均匀性；金属基体与增强颗粒之间的界面反应与控制；组织与性能和稳定性等。