应用浸渍技术制造铝合金复合材料

在汽车行业中应用铸造铝合金的零部件很多 诸如发动机缸体 活塞 汽缸盖 冷却系统中的水泵 接头 燃烧系统中的汽油泵 喷 嘴 变速系统中的变速箱等等 对此类铝合金铸件来说 如果产生油 水泄漏 会严重影响整车的性能 为此采用浸渍技术对其进行处理是 最有效的 且能节省资源 节省能源 同时也有利于环境保护 众所周知 金属材料零部件在铸造过程中 会因其凝固收缩而产 生收缩孔 这就不可避免地由氢气 氮气等气体引起气孔缺陷 另外 不用铸造法而用粉末冶金法制造的金属烧结体和陶瓷烧结体 本身就 是多孔体 为了提高它们的机械性能 就必须消除和减少其内部的孔 隙缺陷 因此 研究开发浸渍技术的目的就在于此 目前 据有关资料记录 浸渍技术主要有以下三种方法 内部加压浸渍法 浸渍前抽真空一加压法 浸渍后抽真空一加压法 被浸渍的物体内部若有孔隙 就必须用浸渍液将其中的空气置换 出来 而处于真空或减压状态下 浸渍液很容易置换其中的空气 另 一方面 即使在浸渍液与被浸渍物之间的湿润性差 浸渍速度变快的 情况下 可以通过升压泵有效地产生高液压 进而在真空加压下 通 过加热被浸渍物 增加浸渍液流动性 这样就可以在温度分布均匀的 情况下进行优质的浸渍处理 加压浸渍法有许多优点 但进行加压一真空一高温处理时 技术 上也有一定的难度 同时关于压力容器的使用在法律上也有许多限制 图 1 所示的高温真空加压浸渍装置克服了上述问题 如前工序 1 加 热 加压处理 中 在加热的同时进行加压 槽内的气体分子数会增加 使对流传导效率提高 从而使浸渍液与被浸渍物的温度分布均匀 在 前工序 2 真空处理 中 可以排除被浸渍物中的空气 水分 有机气 体等不纯物质 通过真空处理后 提高了浸渍液的渗透性 在浸渍工序 1 浸渍处理 中 例如用升降机械将被浸渍物放到浸 渍液中 使浸渍液渗透到被浸渍物内部 而浸渍工序 2 加压浸渍处 理 可以使浸渍液渗透到被浸渍物内部 若使用高黏性的浸渍液 就 连真空处理不充分也能产生充分的渗透效果 同时 由于加压也可抑 制浸渍时产生气泡 通过加工工序 冷却 排气处理 将被浸渍物提起 进行冷却 使浸渍液硬化 随后 减压使被浸渍物回到大气中 而此 时 被硬化的浸渍液中气泡也会膨胀 为了使浸渍技术应用于汽车发动机活塞的制造中 在浸渍过程中 尽量把压力控制在一定范围内 以避免使用高压容器 并且对重力铸 造装置进行改进 同时 还开发了 0 8 兆帕以下的低压浸渍法 2 低温浸渍法制造铝合金复合材料 作为汽车发动机活塞等零部件用铝合金复合材料 重量必须要轻 且要耐高温 原来此类零部件是用高压铸造法和粉末冶金法生产的 但是 这两种方法难以生产大型且形状复杂的零部件 为了避免这些 缺点 我们采用了金属纤维作强化材料的金属复合材料 并用低压浸 渍法来生产大型且形状复杂的金属复合材料零部件 通过试验验证了 低压浸渍法适用于制造铝合金复合材料 且可在有凝固收缩缺陷和流 动性差的情况下获得无孔隙的复合材料 采用 ASTM 标准中的 A3360 Al 13 Si 1 5 Ni 1 3 Cu 1 3 Mg 作为基体合金 选定日 本弹簧株式会社生产的铁铬硅 Fe 20 Cr 5 Si 纤维作为强化材料 这种金属纤维与铝合金液的湿润性好 同时它是由熔液萃取法生产的 微细晶粒 因而具有较高的强度特性