一种铝碳化硅差压电磁铸造设备的制作方法

1.本发明涉及电磁铸造技术领域，具体涉及一种铝碳化硅差压电磁铸造设备。


背景技术：

2.铝碳化硅复合材料因具有高的强度、模量和热导率，以及低热膨胀系数等性能优势而在电子封装、航天航空、军工和汽车等领域有着广泛的应用。由于碳化硅与铝熔体间润湿性较差，铝熔体无法在碳化硅多孔预制体中自发完成渗进，因此铝碳化硅复合材料的制备目前主要依赖压力铸造完成。通过利用机械压力或压差，为铝熔体在碳化硅多孔预制体中的渗进与填充提供驱动力。
3.然而，该方法所需压力较大，易出现复合材料内部应力较大、熔体在碳化硅预制体中渗进不良等情况，从而在复合材料内部产生缩孔、微裂纹等微观缺陷。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种铝碳化硅差压电磁铸造设备。
5.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
6.提供一种铝碳化硅差压电磁铸造设备，包括熔炼装置和电磁成型装置，所述电磁成型装置位于所述熔炼装置的上方，所述熔炼装置包括熔炼腔、石墨坩埚和电加热机构，所述石墨坩埚设置在熔炼腔中，用于盛放铝合金，所述电加热机构设置在所述熔炼腔中，用于对石墨坩埚中的铝合金进行熔化并形成铝合金熔体；
7.所述电磁成型装置包括设置有电磁场发生器的成型腔，当电磁场发生器启动后，成型腔内部会产生电磁场，所述成型腔内设置有成型模具，每个所述成型模具中均放置有碳化硅预制体，且碳化硅预制体的表面及其内部为多孔结构；
8.所述成型腔位于所述熔炼腔的上方，且成型腔的内部与石墨坩埚的内部通过升液管连通，用于将石墨坩埚中的铝合金熔体输送至成型腔中，并填充至碳化硅预制体的内部和表面。
9.优选的，所述电加热机构包括加热电阻丝一和电加热器一，所述加热电阻丝一设置在所述熔炼腔的内部，加热电阻丝一与位于熔炼腔外部的电加热器一电性连接。
10.优选的，所述熔炼腔的内壁上设有保温层，所述熔炼腔的上端设有充气阀门，充气阀门用于和外部的加压设备连接，所述熔炼腔的下端设有用于排气泄压的安全阀。
11.优选的，所述成型腔的内壁中设有加热电阻丝二，成型腔的外部设有电加热器二，加热电阻丝二与电加热器二相连接。
12.优选的，还包括设置在所述成型腔与所述熔炼腔之间的保温套，所述升液管从所述保温套之间穿过。
13.本发明在使用时，将铝合金放置在石墨坩埚中，碳化硅预制体通过粉末压制成型，其内部及表面均包含具有连续通道的不规则多孔结构，碳化硅预制体放置在成型腔中的成型模具中，启动电加热器一使得加热电阻丝一对熔炼腔内部进行加热，并将铝合金熔炼成
铝合金熔体，启动电加热器二使得加热电阻丝二对成型腔内部进行加热，使得成型腔内部处于高温状态，可对碳化硅预制体和成型模具进行加热和保温，提高后续的成型效率和成型质量，且可对后续充入的铝合金熔体进行保温，便于铝合金熔体更好的渗透和填充至碳化硅预制体中；
14.之后启动与充气阀门连接的加压设备，并启动电磁场发生器，在加压设备的工作下，将压缩气体冲入熔炼腔，使得熔炼腔内部和成型腔内部产生压力差，并将铝合金熔体通过升液管输送至成型腔中，成型腔内部产生电磁场，在压力差和电磁场的作用下，使得铝合金熔体具有额外的渗进驱动力，并在碳化硅预制体的多孔结构中实现渗进与填充，最终在凝固过程后得到铝碳化硅复合材料。
15.此外，通过在熔炼腔的底部设置安全阀，且安全阀为电磁阀，具有排气和压的功能，当熔炼腔内部的压力值达到安全临界值时，安全阀打开对熔炼腔内部进行排气泄压，提高了本发明在使用时的安全性；
16.通过在熔炼腔的内壁设置保温层，起到保温的作用，不会造成热量的大量流失，通过设置保温套，使得升液管在对铝合金熔体进行输送时，不会造成过多的热量流失，保证升液管中的铝合金熔体处于流体状态；
17.本发明结构简单，通过引入电磁场，在铝合金熔体内部产生振荡，并为铝合金熔体在碳化硅预制体中的渗进过程提供额外的驱动力，提升了铝碳化硅复合材料的致密度，避免了复合材料内部微观缺陷的产生，且使用安全性较高。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面对本发明实施例中的附图作简单地介绍。
19.图1为本发明的示意图；
20.其中：
21.1-电磁场发生器，2-加热电阻丝二，3-成型模具，4-碳化硅预制体，5-升液管，6-保温套，7-充气阀门，8-安全阀，9-石墨坩埚，10-铝合金熔体，11-加热电阻丝一，12-保温层。
具体实施方式
22.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
23.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸。
24.参照图1所示的一种铝碳化硅差压电磁铸造设备，包括熔炼装置和电磁成型装置，所述电磁成型装置位于所述熔炼装置的上方，所述熔炼装置包括熔炼腔、石墨坩埚9和电加热机构，所述石墨坩埚9设置在熔炼腔中，用于盛放铝合金，所述电加热机构设置在所述熔炼腔中，用于对石墨坩埚9中的铝合金进行熔化并形成铝合金熔体10；
25.所述电磁成型装置包括设置有电磁场发生器1的成型腔，当电磁场发生器1启动后，成型腔内部会产生电磁场，所述成型腔内设置有成型模具3，每个所述成型模具3中均放置有碳化硅预制体4，且碳化硅预制体4的表面及其内部为多孔结构；
26.所述成型腔位于所述熔炼腔的上方，且成型腔的内部与石墨坩埚9的内部通过升液管5连通，用于将石墨坩埚9中的铝合金熔体10输送至成型腔中，并填充至碳化硅预制体4的内部和表面。
27.在本实施例中，所述电加热机构包括加热电阻丝一11和电加热器一(图中未示出)，所述加热电阻丝一11设置在所述熔炼腔的内部，加热电阻丝一11与位于熔炼腔外部的电加热器一电性连接。
28.在本实施例中，所述熔炼腔的内壁上设有保温层12，所述熔炼腔的上端设有充气阀门7，充气阀门7用于和外部的加压设备连接，所述熔炼腔的下端设有用于排气泄压的安全阀8。
29.在本实施例中，所述成型腔的内壁中设有加热电阻丝二2，成型腔的外部设有电加热器二(图中未示出)，加热电阻丝二2与电加热器二相连接。
30.在本实施例中，还包括设置在所述成型腔与所述熔炼腔之间的保温套6，所述升液管5从所述保温套6之间穿过。
31.本发明在使用时，将铝合金放置在石墨坩埚9中，碳化硅预制体4通过粉末压制成型，其内部及表面均包含具有连续通道的不规则多孔结构，碳化硅预制体4放置在成型腔中的成型模具3中，启动电加热器一使得加热电阻丝一11对熔炼腔内部进行加热，并将铝合金熔炼成铝合金熔体10，启动电加热器二使得加热电阻丝二2对成型腔内部进行加热，使得成型腔内部处于高温状态，可对碳化硅预制体4和成型模具3进行加热和保温，提高后续的成型效率和成型质量，且可对后续充入的铝合金熔体10进行保温，便于铝合金熔体10更好的渗透和填充至碳化硅预制体4中；
32.之后启动与充气阀门7连接的加压设备，并启动电磁场发生器1，在加压设备的工作下，将压缩气体冲入熔炼腔，使得熔炼腔内部和成型腔内部产生压力差，并将铝合金熔体10通过升液管5输送至成型腔中，成型腔内部产生电磁场，在压力差和电磁场的作用下，使得铝合金熔体10具有额外的渗进驱动力，并在碳化硅预制体4的多孔结构中实现渗进与填充，最终在凝固过程后得到铝碳化硅复合材料。
33.此外，通过在熔炼腔的底部设置安全阀8，且安全阀8为电磁阀，具有排气和压的功能，当熔炼腔内部的压力值达到安全临界值时，安全阀打8开对熔炼腔内部进行排气泄压，提高了本发明在使用时的安全性；
34.通过在熔炼腔的内壁设置保温层12，起到保温的作用，不会造成热量的大量流失，通过设置保温套6，使得升液管5在对铝合金熔体10进行输送时，不会造成过多的热量流失，保证升液管5中的铝合金熔体10处于流体状态；
35.本发明结构简单，通过引入电磁场，在铝合金熔体内部产生振荡，并为铝合金熔体在碳化硅预制体中的渗进过程提供额外的驱动力，提升了铝碳化硅复合材料的致密度，避免了复合材料内部微观缺陷的产生，且使用安全性较高。
36.以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。