用于高熔点合金挤压铸造的金属-陶瓷复合模具材料的研究

挤压铸造（液态模锻）是一种介于铸造和模锻之间的金属成形技术，可以一次近净成形复杂形状零件，力学性能远高于铸件，接近锻件，是一种省力、节能、节材的先进制造技术，已广泛应用于低熔点有色合金成形。黑色金属和高熔点有色合金采用挤压铸造技术的制造需求日益迫切，但模具材料寿命和熔融金属易与模具表面的粘着成为该技术应用领域拓展的瓶颈问题。本项目提出了模具钢-陶瓷复合模具制造技术，发挥金属高强度、高韧性的特点和陶瓷材料高硬度、高耐磨和耐高温的优点，技术途径上采用等离子喷涂、机械界面结合、凝胶注射和粉末压坯烧结结合的方法，研究陶瓷材料组分、材料制备参数、陶瓷层梯度和机械结合型式等对界面结合强度等性能的影响规律，使材料制备和模具制造简单方便、灵活、实用。项目研究旨在拓展挤压铸造技术在黑色金属和高熔点有色合金的应用。

挤压铸造是一种介于铸造和模锻之间的金属成形技术，制件性能远高于铸件，接近锻件，是一种省力、节能、节材的先进制造技术，已广泛应用于低熔点有色合金成形。黑色金属和高熔点有色合金采用挤压铸造技术的制造需求日益迫切，但模具材料寿命和熔融金属易与模具表面的粘着成为该技术应用领域拓展的瓶颈问题。.本项目提出了模具钢-陶瓷复合模具制造技术，通过研究大气等离子喷涂制备不同涂层厚度对抗热震性能及强度的影响规律，为获得综合性能优异的挤压模具厚热障涂层材料提供实验基础；通过热压烧结制备金属-氧化锆热挤压模具材料，分析研究金属-陶瓷复合模具材料的技术可行性及改进措施；通过研究在低烧结温度下制备的8YSZ和BAS玻璃陶瓷复合材料组织与性能，为实现其与金属的连接提供制备工艺基础；通过制备带有机械槽的梯度多孔8YSZ氧化锆陶瓷，实现Al和8YSZ氧化锆陶瓷良好连接，开辟了模具钢-陶瓷复合材料制备的新方向；通过注射成型制备5CrMnMo基体的ZrO2涂层，有效实现5CrMnMo与氧化锆陶瓷的紧密结合，提供了模具钢-陶瓷连接的实验依据；通过3YSZ多孔陶瓷的制备及金属无压浸渗工艺的结合，制备获得连接强度高、综合性能优异的ZrO2-5CrMnMo复合材料，为挤压铸造模具材料提供了新的制备技术和方法。