本发明涉及模具的技术领域，特别涉及一种复合材料模具及其制备方法。
背景技术：
目前常规用的模具材料是铬镐铜或是灰铁材料，使用铜的材料，因铜的热传导效率高，模具的温度能有效控制使用寿命长可以达到2万模次，但价格非常昂贵。灰铁材料价格便宜，但寿命短，易产生热疲劳，型腔多次使用很快有龟裂的现象，一般寿命在1000-2000次。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种复合材料模具及其制备方法，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。
本发明提供的一种复合材料模具，由石墨和铸铁构成，石墨为模芯材料，铸铁为模框材料，石墨与铸铁的质量比为4:1-2:1。石墨(graphite)是一种结晶形碳，硬度1.5，熔点3652℃，沸点4827℃，质软，有滑腻感,可导电，化学性质不活泼，耐腐蚀，与酸、碱等不易反应，导热率129W/M-K是铸铁的3倍。因此，用石墨材料做模芯，能耐高温，耐腐蚀，当铁水注入模具后能够快速传导热量，而且石墨是非金属，和金属不浸润，形成天然的脱模作用，模具的寿命大大增加。铸铁作为模框材料，主要用于合模时增加模具强度。石墨与铸铁的重量比为大量实验总结出的最佳比例，使得其在增加了模具强度的同时，最大限度的发挥石墨在模具中的作用。
在一些实施方式中，铸铁的成分以质量比计包括碳2.7％-4.0％，硅1.0-3.0％，磷小于0.1％，硫小于0.025％，其余为铁。本技术方案为优选的铸铁材料，其与石墨材料能更好的复合，不容易脱落。
在一些实施方式中，石墨为粉末状，其颗粒大小为5-500微米。
在一些实施方式中，石墨为石墨烯颗粒。优选的石墨烯颗粒，由于其单层分子结构，其柔性好的同时强度也高，能增强复合模具的强度。
一种复合材料模具的制备方法，包括以下步骤：
S1、将石墨粉末置于砂模中；
S2、将铸铁在1400-1500℃下熔化，将1350-1380℃的铁水注入砂模，包覆石墨材料，形成模料；
S3、冷却至室温后，将模料进行切削，得到所需的型腔。
由于石墨的熔点为3652℃，因此在1350-1380℃浇铸时，石墨不会出现粘膜的现象，而且由于石墨的质软，因此冷却后能进行切削获得所需的型腔，而铸铁作为模框材料能增强模具的强度，增加模具的寿命。
具体实施方式
下面通过实施方式对本发明进行进一步详细的说明。
一种复合材料模具，由石墨和铸铁构成，石墨为模芯材料，铸铁为模框材料，石墨与铸铁的质量比为4:1-2:1。
优选的，铸铁的成分以质量比计包括碳2.7％-4.0％，硅1.0-3.0％，磷小于0.1％，硫小于0.025％，其余为铁。
优选的，石墨为粉末状，其颗粒大小为5-500微米。
优选的，石墨为石墨烯颗粒。
一种复合材料模具的制备方法，包括以下步骤：
S1、将石墨粉末置于砂模中；
S2、将铸铁在1400-1500℃下熔化，将1350-1380℃的铁水注入砂模，包覆石墨材料，形成模料；
S3、冷却至室温后，将模料进行切削，得到所需的型腔。
实施案例1：
S1、将500g、粒径为5微米的石墨颗粒粉末置于砂模中；
S2、将250g铸铁在1400℃下熔化，其中铸铁的成分按重量比计包括碳2.7％，硅1.0％，磷0.01％，硫0.015％，其余为铁，将1350℃的铁水注入砂模，包覆石墨材料，形成模料；
S3、冷却至室温后，将模料进行切削，得到所需的型腔。
实施案例2：
S1、将1000g、粒径为500微米的石墨颗粒粉末置于砂模中；
S2、将250g铸铁在1500℃下熔化，其中铸铁的成分按重量比计包括碳4％，硅3.0％，磷0.02％，硫0.005％，其余为铁，将1380℃的铁水注入砂模，包覆石墨材料，形成模料；
S3、冷却至室温后，将模料进行切削，得到所需的型腔。
实施案例3：
S1、将700g、粒径为200微米的石墨烯颗粒粉末置于砂模中；
S2、将250g铸铁在1350℃下熔化，其中铸铁的成分按重量比计包括碳3％，硅2.0％，磷0.001％，硫0.0015％，其余为铁，将1370℃的铁水注入砂模，包覆石墨材料，形成模料；
S3、冷却至室温后，将模料进行切削，得到所需的型腔。
本发明提供的实施方案中的石墨-铸铁复合材料模具，模具没有相变，尺寸精准，出模方便不粘模。而且石墨比较软切削容易，制作模具的速度大大提高。
以上表述仅为本发明的优选方式，应当指出，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围之内。