應(yīng)用浸漬技術(shù)制造鋁合金復(fù)合材料

  在汽車行業(yè)中應(yīng)用鑄造鋁合金的零部件很多,,諸如發(fā)動機(jī)缸體、活塞,、汽缸蓋,,冷卻系統(tǒng)中的水泵、接頭,,燃燒系統(tǒng)中的汽油泵,、噴嘴、變速系統(tǒng)中的變速箱等等,。對此類鋁合金鑄件來說,,如果產(chǎn)生油水泄漏,會嚴(yán)重影響整車的性能,。為此采用浸漬技術(shù)對其進(jìn)行處理是最有效的,,且能節(jié)省資源、節(jié)省能源,,同時也有利于環(huán)境保護(hù),。

  眾所周知,金屬材料零部件在鑄造過程中,,會因其凝固收縮而產(chǎn)生收縮孔,,這就不可避免地由氫氣、氮氣等氣體引起氣孔缺陷,。另外,,不用鑄造法而用粉末冶金法制造的金屬燒結(jié)體和陶瓷燒結(jié)體,本身就是多孔體,。為了提高它們的機(jī)械性能,,就必須消除和減少其內(nèi)部的孔隙缺陷。因此,,研究開發(fā)浸漬技術(shù)的目的就在于此,。

  目前,據(jù)有關(guān)資料記錄,,浸漬技術(shù)主要有以下三種方法∶

  內(nèi)部加壓浸漬法,;

  浸漬前抽真空一加壓法

  浸漬后抽真空一加壓法,。

  被浸漬的物體內(nèi)部若有孔隙,,就必須用浸漬液將其中的空氣置換出來,。而處于真空或減壓狀態(tài)下,,浸漬液很容易置換其中的空氣。另一方面,,即使在浸漬液與被浸漬物之間的濕潤性差,、浸漬速度變快的情況下,,可以通過升壓泵有效地產(chǎn)生高液壓,進(jìn)而在真空加壓下,,通過加熱被浸漬物,,增加浸漬液流動性,這樣就可以在溫度分布均勻的情況下進(jìn)行優(yōu)質(zhì)的浸漬處理,。

  加壓浸漬法有許多優(yōu)點,,但進(jìn)行加壓一真空一高溫處理時,技術(shù)上也有一定的難度,,同時關(guān)于壓力容器的使用在法律上也有許多限制,。圖1所示的高溫真空加壓浸漬裝置克服了上述問題。如前工序1(加熱+加壓處理)中,,在加熱的同時進(jìn)行加壓,,槽內(nèi)的氣體分子數(shù)會增加,使對流傳導(dǎo)效率提高,,從而使浸漬液與被浸漬物的溫度分布均勻,。在前工序2(真空處理)中,可以排除被浸漬物中的空氣,、水分,、有機(jī)氣體等不純物質(zhì)。通過真空處理后,,提高了浸漬液的滲透性,。

  在浸漬工序1(浸漬處理)中,例如用升降機(jī)械將被浸漬物放到浸漬液中,,使浸漬液滲透到被浸漬物內(nèi)部,。而浸漬工序2(加壓浸漬處理)可以使浸漬液滲透到被浸漬物內(nèi)部,若使用高黏性的浸漬液,,就連真空處理不充分也能產(chǎn)生充分的滲透效果,。同時,由于加壓也可抑制浸漬時產(chǎn)生氣泡,。通過加工工序(冷卻+排氣處理)將被浸漬物提起進(jìn)行冷卻,,使浸漬液硬化。隨后,,減壓使被浸漬物回到大氣中,,而此時,被硬化的浸漬液中氣泡也會膨脹,。

  為了使浸漬技術(shù)應(yīng)用于汽車發(fā)動機(jī)活塞的制造中,,在浸漬過程中盡量把壓力控制在一定范圍內(nèi),以避免使用高壓容器,并且對重力鑄造裝置進(jìn)行改進(jìn),。同時,,還開發(fā)了0.8兆帕以下的低壓浸漬法。

  低溫浸漬法制造鋁合金復(fù)合材料

  作為汽車發(fā)動機(jī)活塞等零部件用鋁合金復(fù)合材料,,重量必須要輕,,且要耐高溫。原來此類零部件是用高壓鑄造法和粉末冶金法生產(chǎn)的,。但是,,這兩種方法難以生產(chǎn)大型且形狀復(fù)雜的零部件。為了避免這些缺點,,我們采用了金屬纖維作強(qiáng)化材料的金屬復(fù)合材料,,并用低壓浸漬法來生產(chǎn)大型且形狀復(fù)雜的金屬復(fù)合材料零部件。通過試驗驗證了低壓浸漬法適用于制造鋁合金復(fù)合材料,,且可在有凝固收縮缺陷和流動性差的情況下獲得無孔隙的復(fù)合材料,。

  采用ASTM標(biāo)準(zhǔn)中的A3360(Al,13%Si,,1.5%Ni,,1.3%Cu,1.3%Mg)作為基體合金,。選定日本彈簧株式會社生產(chǎn)的鐵鉻硅(Fe,,20%Cr,5%Si)纖維作為強(qiáng)化材料,,這種金屬纖維與鋁合金液的濕潤性好,,同時它是由熔液萃取法生產(chǎn)的微細(xì)晶粒,因而具有較高的強(qiáng)度特性,。具體來說,,它在室溫及673K下,其抗拉強(qiáng)度分別達(dá)到950兆帕和650兆帕,,其延伸率分別為15%和30%,。