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應用浸漬技術制造鋁合金復合材料
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2015-10-26
在汽車行業中應用鑄造鋁合金的零部件很多，諸如發動機缸體、活塞、汽缸蓋，冷卻系統中的水泵、接頭，燃燒系統中的汽油泵、噴嘴、變速系統中的變速箱等等。對此類鋁合金鑄件來說，如果產生油水泄漏，會嚴重影響整車的性能。為此采用浸漬技術對其進行處理是最有效的，且能節省資源、節省能源，同時也有利于環境保護。
在汽車行業中應用鑄造鋁合金的零部件很多，諸如發動機缸體、活塞、汽缸蓋，冷卻系統中的水泵、接頭，燃燒系統中的汽油泵、噴嘴、變速系統中的變速箱等等。對此類鋁合金鑄件來說，如果產生油水泄漏，會嚴重影響整車的性能。為此采用浸漬技術對其進行處理是最有效的，且能節省資源、節省能源，同時也有利于環境保護。
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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體和陶瓷燒結體，本身就是多孔體。為了提高它們的機械性能，就必須消除和減少其內部的孔隙缺陷。因此，研究開發浸漬技術的目的就在于此。
目前，據有關資料記錄，浸漬技術主要有以下三種方法∶
1、內部加壓浸漬法;
2、浸漬前抽真空一加壓法;
3、浸漬后抽真空一加壓法。
被浸漬的物體內部若有孔隙，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生高液壓，進而在真空加壓下，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行優質的浸漬處理。
加壓浸漬法有許多優點，但進行加壓一真空一高溫處理時，技術上也有一定的難度，同時關于壓力容器的使用在法律上也有許多限制。如前工序1(加熱+加壓處理)中，在加熱的同時進行加壓，槽內的氣體分子數會增加，使對流傳導效率提高，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、有機氣體等不純物質。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，例如用升降機械將被浸漬物放到浸漬液中，使浸漬液滲透到被浸漬物內部。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部，若使用高黏性的浸漬液，就連真空處理不充分也能產生充分的滲透效果。同時，由于加壓也可抑制浸漬時產生氣泡。通過加工工序(冷卻+排氣處理)將被浸漬物提起進行冷卻，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。
為了使浸漬技術應用于汽車發動機活塞的制造中，在浸漬過程中盡量把壓力控制在一定范圍內，以避免使用高壓容器，并且對重力鑄造裝置進行改進。同時，還開發了0.8兆帕以下的低壓浸漬法。
2低溫浸漬法制造鋁合金復合材料
作為汽車發動機活塞等零部件用鋁合金復合材料，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的。但是，這兩種方法難以生產大型且形狀復雜的零部件。為了避免這些缺點，我們采用了金屬纖維作強化材料的金屬復合材料，并用低壓浸漬法來生產大型且形狀復雜的金屬復合材料零部件。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合材料。
采用ASTM標準中的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的鐵鉻硅(Fe，20%Cr，5%Si)纖維作為強化材料，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的微細晶粒，因而具有較高的強度特性。具體來說，它在室溫及673K下，其抗拉強度分別達到950兆帕和650兆帕，其延伸率分別為15%和30%。
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圖注：鋁合金復合材料部件
?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體和陶瓷燒結體，本身就是多孔體。為了提高它們的機械性能，就必須消除和減少其內部的孔隙缺陷。因此，研究開發浸漬技術的目的就在于此。
目前，據有關資料記錄，浸漬技術主要有以下三種方法∶
1、內部加壓浸漬法;
2、浸漬前抽真空一加壓法;
3、浸漬后抽真空一加壓法。
被浸漬的物體內部若有孔隙，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生高液壓，進而在真空加壓下，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行優質的浸漬處理。
加壓浸漬法有許多優點，但進行加壓一真空一高溫處理時，技術上也有一定的難度，同時關于壓力容器的使用在法律上也有許多限制。如前工序1(加熱+加壓處理)中，在加熱的同時進行加壓，槽內的氣體分子數會增加，使對流傳導效率提高，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、有機氣體等不純物質。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，例如用升降機械將被浸漬物放到浸漬液中，使浸漬液滲透到被浸漬物內部。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部，若使用高黏性的浸漬液，就連真空處理不充分也能產生充分的滲透效果。同時，由于加壓也可抑制浸漬時產生氣泡。通過加工工序(冷卻+排氣處理)將被浸漬物提起進行冷卻，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。
為了使浸漬技術應用于汽車發動機活塞的制造中，在浸漬過程中盡量把壓力控制在一定范圍內，以避免使用高壓容器，并且對重力鑄造裝置進行改進。同時，還開發了0.8兆帕以下的低壓浸漬法。
2低溫浸漬法制造鋁合金復合材料
作為汽車發動機活塞等零部件用鋁合金復合材料，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的。但是，這兩種方法難以生產大型且形狀復雜的零部件。為了避免這些缺點，我們采用了金屬纖維作強化材料的金屬復合材料，并用低壓浸漬法來生產大型且形狀復雜的金屬復合材料零部件。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合材料。
采用ASTM標準中的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的鐵鉻硅(Fe，20%Cr，5%Si)纖維作為強化材料，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的微細晶粒，因而具有較高的強度特性。具體來說，它在室溫及673K下，其抗拉強度分別達到950兆帕和650兆帕，其延伸率分別為15%和30%。