碳纖維預(yù)浸布生產(chǎn)方法之鑄造凝固成型法
沛達(dá)公司生產(chǎn)碳纖維預(yù)浸布時(shí)，常會(huì)用到鑄造凝固成型法。鑄造凝固成型法是沛達(dá)公司常用的幾種方法之一。鑄造凝固成型鑄造復(fù)合材料具有工藝簡單化、制品質(zhì)量好等特點(diǎn)，工業(yè)應(yīng)用較廣泛。鑄造凝固成型法中也有其細(xì)小的方法。
1、加壓凝固鑄造法
該法是將金屬液澆注鑄型后，加壓使金屬液在壓力下凝固。金屬從液態(tài)到凝固均處于高壓下，故能充分浸滲，補(bǔ)縮并防止產(chǎn)生氣孔，得到致密鑄件。鑄、鍛相結(jié)合的方法又稱擠壓鑄造、液態(tài)模鍛、鍛鑄法等。加壓凝固鑄造法可制備較復(fù)雜的MMCs零件，亦可局部增強(qiáng)。由于復(fù)合材料易在熔融狀態(tài)下壓力復(fù)合，故結(jié)合十分牢固，可獲得力學(xué)性能很高的零件。這種高溫下制成的復(fù)合坯，二次成型比較方便，可進(jìn)行各種熱處理，達(dá)到對材料的多種要求。
2、原生鑄造復(fù)合法
原生鑄造復(fù)合法（也稱液相接觸反應(yīng)合成技術(shù)Liquid Contact Reaction：LCR）是將生產(chǎn)強(qiáng)化顆粒的原料加到熔融基體金屬中，利用高溫下的化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)化相，然后通過澆鑄成形。這種工藝的特點(diǎn)是顆粒與基體材料之間的結(jié)合狀態(tài)良好，顆粒細(xì)小（0.25～1.5μm），均勻彌散，含量可高達(dá)40%，故能獲得高性能復(fù)合材料。常用的元素粉末有鈦、碳、硼等，化合物粉末有Al2O3、TiO2、B2O3等。該方法可用于制備A1基、Mg基、Cu基、Ti基、Fe基、Ni基復(fù)合材料，強(qiáng)化相可以是硼化物、碳化物、氮化物等。
3、半固態(tài)復(fù)合鑄造法
半固態(tài)復(fù)合鑄造法是從半固態(tài)鑄造法發(fā)展而來的。通常金屬凝固時(shí)，初生晶以枝晶方式長大，固相率達(dá)0.2%左右時(shí)枝晶就形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)骨架，失去宏觀流動(dòng)性。如果在液態(tài)金屬從液相到固相冷卻過程中進(jìn)行強(qiáng)烈攪拌則使樹枝晶網(wǎng)絡(luò)骨架被打碎而保留分散的顆粒狀組織形態(tài)，懸浮于剩余液相中，這種顆粒狀非枝晶的微組織在固相率達(dá)0.5%～0.6%仍具有一定的流變性。液固相共存的半固態(tài)合金因具有流變性，可以進(jìn)行流變鑄造；半固態(tài)漿液同時(shí)具有觸變性，可將流變鑄錠重新加熱到固、液相變點(diǎn)軟化，由于壓鑄時(shí)澆口處及型壁的剪切作用，可恢復(fù)流變性而充滿鑄型。強(qiáng)化顆粒或短纖維強(qiáng)化材料加入到受強(qiáng)烈攪拌的半固態(tài)合金中，由于半固態(tài)漿液球狀碎晶粒對添加顆粒的分散和捕捉作用，既防止顆粒的凝聚和偏析，又使顆粒在漿液中均勻分布，改善了潤濕性并促進(jìn)界面的結(jié)合。
4、真空鑄造法
真空鑄造法是先將連續(xù)纖維纏繞在繞線機(jī)上，用聚甲丙烯酸等能分解的有機(jī)高分子化合物方法制成半固化帶，把預(yù)成型體放入鑄型中，加熱到500℃使有機(jī)高分子分解。鑄型的一端浸入基體金屬液，另一端抽真空，將金屬液吸入型腔浸透纖維。
5、離心鑄造法
廣泛應(yīng)用于空心件鑄造成形的離心鑄造法，可以通過兩次鑄造成型法成形雙金屬層狀復(fù)合材料，此方法簡單，具有成本低、鑄件致密度高等優(yōu)點(diǎn)，但是界面質(zhì)量不易控制，難以形成連續(xù)長尺寸的復(fù)合材料。
6、攪拌鑄造法
攪拌鑄造法也稱摻和鑄造法等，是在熔化金屬中加入陶瓷顆粒，經(jīng)均勻攪拌后澆入鑄模中獲得制品或二次加工坯料，此法易于實(shí)現(xiàn)能大批量生成，成本較低。該方法在鋁基復(fù)合材料的制備方面應(yīng)用較廣，但其主要缺點(diǎn)是基體金屬與強(qiáng)化顆粒的組合受限制。原因有兩方面：①強(qiáng)化顆粒與熔體基本金屬之間容易產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)；②強(qiáng)化顆粒不易均勻分散在鋁合金一類的合金熔體中，這是由于陶瓷顆粒與鋁合金的潤滑性較差，另一個(gè)問題是陶瓷顆粒容易與溶質(zhì)原子一起在枝晶間產(chǎn)生偏析。
7、熱浸鍍與反向凝固法
熱浸鍍與反向凝固法都是用來制備連續(xù)長尺寸包覆材料的方法。熱浸鍍主要用于線材的連續(xù)鍍層，主要控制通過鍍層區(qū)的長度和芯線通過該區(qū)的速度等。反向凝固法是利用薄帶作為母帶，以一定的拉速穿過反向凝固器，由于母帶的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于熔融金屬的速度，在母帶的表面附近形成足夠大的過冷度，熔融金屬以母帶表面開始凝固生長，配置在反向凝固器上方的一對軋輥，同時(shí)起到拉坯平整和焊合的作用。
8、含浸凝固法（MI技術(shù)）
含浸凝固法是一種將預(yù)先制備的含有較高孔隙率的強(qiáng)化相成形體含浸于熔融基體金屬之中，讓基體金屬浸透預(yù)成型體后，使其凝固以制備復(fù)合材料的方法。有加壓含浸和非加壓含浸兩種方法。含浸法適合于強(qiáng)化相與熔融基體金屬之間潤濕性很差的復(fù)合材料的制備。強(qiáng)化相含量可高達(dá)30%～80%；強(qiáng)化相與熔融金屬之間的反應(yīng)得到抑止，不易產(chǎn)生偏折。但用顆粒作強(qiáng)化相時(shí)，預(yù)成形體的制備較困難，通常采用晶須、短纖維制備預(yù)成形體。熔體金屬不易浸透至預(yù)成形體的內(nèi)部，大尺寸復(fù)合材料的制備較困難。
沛達(dá)公司通過鑄造凝固成型法生產(chǎn)的碳纖維預(yù)浸布，處于國內(nèi)領(lǐng)先行列。同時(shí)，得到客戶的一致贊同。
